PAGE

43

V

m

=

r

Physics 2B SMA/MA Fluida Diam

Standar Kompetensi : 8. Menerapkan konsep dan prinsip pada mekanika klasik sistem kontinu dalam penyelesaian masalah.

I. Petunjuk Belajar :

1. Baca secara cermat petunjuk langkah-langkah sebelum Anda melakukan kegiatan

2. Baca buku-buku Fisika kelas XI SMA/MA dan buku lain yang relevan dengan materi fluida bergerak untuk memperkuat konsep dan pemahaman Anda.

3. Tanyakan pada pembimbing jika ada hal-hal yang kurang jelas

II. Kompetensi yang Akan Dicapai

2.2 Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan dinamik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

III. Indikator

3.1 Memformulasikan hukum dasar fluida statik

3.2 Menerapkan hukum dasar fluida statik pada masalah fisika sehari-hari

IV. Informasi Pendukung

3.1 Pengertian Fluida

Z

at yang ada di alam dapat berujud padat, cair, atau gas.. Zat cair dan gas dapat mengalir dan sering disebut fluida atau Zat alir.

Ilmu yang mempelajari tentang gaya-gaya atau tekanan-tekanan di dalam fluida yang dibentuk oleh zat cair disebut Hidrolika.

Hidrolika dibedakan atas 2 bagian, yaitu :

1. Hidrostatika : mempelajari tentang gaya-gaya atau tekanan-tekanan di dalam zat cair yang diam ( statis )/ tidak mengalir.

2. Hidrodinamika : mempelajari tentang gaya-gaya dan tekanan-tekanan di dalam zat cair bergerak ( dinamis ).

Satu liter air mempunyai massa yang berbeda dengan 1 liter alkohol. Besaran yang menunjukkan perbandingan antara massa dan volume disebut massa jenis.

Massa jenis didefinisikan sebagai massa per satuan volum. Bila m adalah massa benda dan V adalah volum, maka massa jenis dirumuskan sebagai :

dengan,

m = massa ( kg ) ; V = volum ( m3 ) = massa jenis ( kg m-3 )

Satuan massa jenis dalam SI

Satuan massa jenis =

volume

satuan

massa

satuan

,

satuan massa adalah kg, satuan volume adalah m3, jadi :

Satuan massa jenis = kg m-3

Satuan massa jenis dalam cgs, yaitu

3

cm

gram

= gram.cm-3

Catatan :

1 gram = 10-3 kg

1 cm3 = 10-6 m3, dengan demikian :

( 1

3

cm

g

= 103 kg.m-3

3.2. Tekanan dalam Fluida

1. Tekanan

Pengaruh gaya yang bekerja pada suatu benda bergantung pada besar gaya tersebut dan luas daerah dimana gaya itu bekerja. Perbandingan antara besar gaya tekan dengan luas permukaan yang ditekan disebut tekanan.

Ditulis :

A

F

P

=

dengan,

F = gaya tekan / gaya tarik ( N )

A = luas permukaan ( m2 )

P = tekanan ( N m-2 )

Satuan tekanan dalam SI

Dari persamaan

A

F

P

=

diperoleh satuan tekanan =

luas

satuan

gaya

satuan

, satuan gaya kg.m.s-2, satuan luas adalah m2, jadi satuan tekanan

2

2

m

s

m

kg

-

.

.

= Nm-2.

Catatan :

Satuan tekanan yang lain,

1 N.m-2 = 1 Paskal

1 bar = 105 Nm-2 = 14,50 lb.inci-2

1 atm = 76 cm Hg

1 atm = 1,013 x 105 Nm-2

1 Pa = 1 Nm-2 = 1,45 x 10-4 lb.inci-2

Pisau yang permukaannya tipis lebih tajam daripada pisau yang permukaannya tumpul, paku pines yang ujungnya runcing lebih mudah masuk ke ujung jari daripada paku yang ujungnya tumpul ! Terangkan apa sebabnya ?

Orang dapat bertahan tidur beberapa saat di atas ujung-ujung jarum yang runcing. Apa sebabnya ?

Kaki pemain ski tidak terjerumus ke dalam butiran es, apa sebabnya ?

2. Tekanan Hidrostatik

Suatu tabung bejana berisi zat cair setinggi h yang massa jenisnya dan luas penampang tabung adalah A, seluruh zat cair akan menekan alas tabung . Dasar tabung mendapat gaya yang besarnya sama dengan berat zat cair di atas dasar tabung / bejana.

Wa = m.g ( Wa= Va. a. g

Wa= h.A a. g

dengan, m = Va. a= massa air

Va= h.A = tinggi x luas

Tekanan oleh zat cair disebut tekanan hidrostatik ( Ph ), dengan = massa jenis zat cair ( kg.m-3 )

Ph =

h

g

A

A

h

g

A

F

.

.

.

.

.

r

r

=

=

dengang = percepatan gravitasi ( ms-2 )

h = kedalaman zat cair ( m )

Ph = tekanan hidrostatis (Nm-2 = Paskal )

Jika di atas permukaan zat cair terdapat tekanan dari udara luar (Po = tekanan atmosfir) , maka :

Ph = h .a. g + Po

Catatan :

= Tekanan hidrostatik diakibatkan adanya gaya berat zat cair yang berada di atas bidang dimana tekanan itu diukur.

= Besar tekanan tidak tergantung pada bentuk bejana , karena yang menentukan hanyalah massa jenis zat cair, tinggi zat cair , dan percepatan gravitasi.

= Kalau ada tekanan pada permukaan zat cair, maka tekanan itu mempengaruhi besar tekanan hidrostatika titik yang diukur tekanannya.

Tinggi permukaan zat cair dalam suatu tabung berbagai bentuk dengan ketinggian yang sama

3.3 Hukum Paskal

Bunyinya :

" Jika permukaan zat cair yang berada di dalam ruang tertutup ditambahkan tekanan, maka tekanan ini akan diteruskan ke segala arah sama besar ".

Dari pernyataan Hukum Paskal timbullah alat-alat yang didasari hukum tersebut, diantaranya yaitu :

1. Kempa Hidrolik

2. Dongkrak hidrolik

Kempa Hidrolik dapat digambarkan secara skematik : ( gambar 3.5 )

Tekanan yang dihasilkan oleh gaya F1 pada penghisap A1 akan diteruskan melalui fluida sehingga mencapai penghisap besar A2. Akibatnya penghisap besar terangkat naik.

Agar penghisap besar seimbang kembali, maka pada A2 diberi gaya F2 yang menghasilkan tekanan yang sama besar dengan tekanan pada penghisap A1.

Tekanan pada penghisap A1= tekanan pada penghisap A1

Pada penghisap A1 terdapat tekanan

P1=

1

1

A

F

dan pada penghisap A2 terdapat tekanan

P2 =

2

2

A

F

Dalam keadaan seimbang, tinggi A1 sama dengan tinggi A2, maka P1= P2

2

2

1

1

A

F

A

F

=

Hukum Paskal

dengan,

F1 dan F2 = gaya yg bekerja pada piston 1 dan 2

A1 dan A2 = luas penampang piston 1 dan 2

3.4 Hukum Utama Hidrostatika

Tekanan hidrostatis di semua titik yang terletak pada satu bidang mendatar di dalam zat cair sejenis yang berada dalam keadaan setimbang dimana-mana sama besar. Pada gambar 2.3

Jadi tempat-tempat yang terletak pada garis horisontal dalam satu jenis zat cair mempunyai tekanan yang sama ( PhA1 = PhA2 ) dan ( PhA3 = PhA4 ). Pernyataan tersebut dinamakan hukum utama hidrostatika.

Contoh Soal 3.1

Sebuah tabung berisi air yang mempunyai massa jenis 1000 kg m- 3,. Tentukan tekanan hidrostatis di suatu titik yang berjarak 70 cm dari permukaan jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 ms- 2 !

Penyelesaian :

Diketahui :

= 1000 kg m- 3; h = 70 cm = 0,7 m; g = 10 ms- 2

Ditanyakan : Ph

Jawab :

PB =. g . h = 1000 . 10 . 0,7

PB = 7000 Nm-2 = 7000 Pa

Contoh Soal 3.2

Di atas penghisap diletakkan sebuah benda yang massanya 2 kilogram. Diketahui luas penampang penghisap tersebut 60 sentimeter persegi dan Hg = 13,6 g cm-3. Hitung pertambahan tekanan raksa dalam bejana tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui :

m = 2 kg; Hg) = 13,6 g cm- 3;

A = 60 cm-2 = 60.10-4 m2 ;

F = W = m.g = 2.10 = 20 N

Jawab :

3,3 x 103 N m-2

Ph = g.h = 3,3.103 = 13600.10.8.10-2

Ph = 10 880 Pa

Tekanan Total :

P = Ph + Pbeban = Ph +

A

F

( P= (10880 +

4

-

10

.

60

20

) Pa

1. Sebuah balok kayu bermassa 10 kg berada di atas meja. Berapakah tekanan botol terhadap meja, jika diameter alas balok 18 cm ? ( g = 10 ms-2 )

2. Seorang penyelam kerang mutiara di air laut ( massa jenis 920 kgm-3 mengalami tekanan hidrostatik tiga kali tekanan atmosfir. Berapakah kedalaman penyelan tersebut ?

3. Sebuah dongkrak hidrolik, masing-masing penampangnya berdiameter 5 cm dan 120 cm. Berapakah gaya minimum yang harus dikerjakan pada penampang kecil dongkrak tersebut agar dapat mengangkat sebuah mobil yang beratnya 8 5000 N ?

4. Sebuah silinder berisi minyak tanah ((m = 0,8 g/cm3) dilengkapi dengan sebuah penghisap dengan luas penampangnya = 154 cm2, tinggi minyak 50 cm. Di atas penghisap terdapat beban 5 kg. BAR = 1 atm. Tentukan gaya total yang bekerja pada dasar dan sisi bejana. (g = 10 m/det2).

5. Pompa hidrolik mempunyai penghisap dengan luas penampang 15 cm2 dan 3 dm2. Jika pada penghisap yang kecil diberi beban 400 N. Berapa besar gaya pada penghisap yang besar agar terjadi keseimbangan ?

6. Suatu kempa hidrolik dapat mengangkat 1 ton mobil, jika diameter penghisap besar 50 cm, diameter penghisap kecil 10 cm. Tentukan gaya yang harus dikerjakan pada penghisap kecil.

7. Suatu bejana berbentuk pipa U mula-mula diisi dengan air raksa yang massa jenisnya 13,6 g/cm3, kemudian kaki kanan dituangkan 14 cm air lalu di atas air ini dituangkan minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm3, ternyata dalam keadaan setimbang selisih tinggi permukaan air raksa dalam kedua kaki 2 cm. Hitung berapa cm tinggi lajur minyak pada kaki kanan.

8. Dalam pipa U terdapat Hg (Rapat massa 13,6 g/cm3). Pada kaki kiri dituangkan air setinggi 20 cm kemudian minyak (Rapat massanya 0,9 g/cm3) tingginya 8 cm. Pada kaki kanan ditambahkan alkohol (Rapat massa 0,8 g/cm3) sehingga permukaan minyak dan permukaan alkohol sebidang. Berapa beda tinggi Hg pada kedua kaki pipa ?

9. Dalam pipa U terdapat Hg (Rapat massanya 13,6 g/cm3). Pada kaki kiri dituangkan air setinggi 30 cm. Berapa tinggi minyak pada kaki di sebelah kanan harus ditambahkan agar permukaan air dan permukaan minyak sebidang ? (Rapat massa minyak 0,9 g/cm3).

10. Kaki kiri dan kanan sebuah pipa U masing-masing berdiameter 3 cm dan 11/2 cm, mula-mula diisi air raksa ((Hg = 13,6 g/cm3). Kemudian kaki kiri diisi alkohol (Rapat massa 0,8 g/cm3), kaki kanan diisi bensin (Rapat massa 0,7 g/cm3) setinggi 2 cm, sehingga tinggi air raksa di kaki kanan naik 1 cm. Hitunglah volume alkohol yang dituangkan.

3.5 Hukum Archimides

Zat cair dapat mengurangi sebagian berat benda yang berada di dalammnya. Sebuah benda ditempatkan di dalam zat cair ternyata melayang. Hal ini disebabkan adanya gaya tekan ke atas yang dikerjakan oleh zat cair terhadap benda tersebut yang disebut gaya apung.

Sebuah kubus dengan sisi a yang dicelupkan ke dalam fluida ( gambar 3.4 ). Pada sisi kanan dan kiri kubus bekerja gaya F ' yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan, sehingga kubus tidak bergerak ke kiri atau ke kanan

Gaya-gaya yang arahnya vertikal :

F1= g h1 A

F2= g h2 A

dalam hal ini h2 > h1, maka F2 > F1

Jadi benda mendapat kelebihan gaya ke atas. Gaya ini disebut gaya ke atas / gaya apung atau gaya Archimides ( FA ) yang besarnya,

FA= F2 - F1= g h2 A - g h1 A

FA= F2 - F1= g ( h2 - h1) A

( h2 - h1 ) A = volume kubus V

maka :

FA= g V

dengan

= massa jenis zat cair ( kg m-3 )

g = percepatan gravitasi ( ms- 2 )

V = volume benda yang tercelup ( m3 )

= volume zat cair yang dipindahkan ( m3 )

FA= gaya Archimides ( N )

dengan W = mgV.s = m.g

W = V.sV.s = ( v f ) g

maka

S = .g

dengan,

S = berat jenis ( N )

= massa jenis ( kg.m-3 )

g = percepatan gravitasi ( ms-2 )

Gaya Archimides dapat pula ditulis sebagai berikut :

FA = g V = V.S

karena V.S = berat zat cair yang dipindahkan, maka hukum Archimides dapat dituliskan :

"Sebuah benda dalam zat cair ( baik sebagian atau seluruhnya ) akan mengalami gaya ke atas sebesar berat zat cair yang dipindahkan benda tersebut ".

Adanya gaya Archimides dapat menyebabkan berat benda dalam zat cair akan berkurang.

@ Sebuah benda ditimbang di udara beratnya Wu

@ Benda ditimbang di dalam zat cair, beratnya Wzc

@ Ternyata Wu > Wzc

berkurangnya berat benda karena adanya gaya Archimides ( FA )

FA = Wu - Wzc

3.6 Mengapung, Tenggelam, dan Melayang

Suatu benda dimasukkan ke dalam zat cair kemungkinan akan melayang atau tenggelam atau melayang.

1. Mengapung

Benda dikatakan mengapung di dalam zat cair, bila ada bagian benda yang muncul di atas permukaan zat cair. Gambar 3.5

V1 = volume benda yang muncul di atas zat cair

V2 = volume benda yang tenggelam

V = volume benda seluruhnya

( V = V1 + V2 )

Dalam keadaan seimbang, berat benda W sama dengan gaya ke atas FA

W = FA

m.g = a. g.V2

b.V = a. V2

karena V > V2, maka b < a

2. Melayang

Benda dikatakan melayang di dalam zat cair bila tidak ada bagian benda yang muncul di atas permukaan zat cair dan tidak menempel di dasar zat cair.( gambar 3.6 )

W = FA

m.g =a. g.V

b.V =a. V

maka b = a

denganb = massa jenis benda

a= massa jenis zat cair

Gamabra 3.14 Uraian vektor gaya pada benda dalam zat cair yang memungkinkan akan tengelam, melayang atau terapung.

3. Tenggelam

Benda dikatakan tenggelam di dalam zat cair, bila benda tersebut berada di dasar zat cair.

alam keadaan seimbang berarti :

W = FA + N, jadi W > FA

m.g > a.g.V

b.V > a. V

maka b > a

Contoh Soal 2.2

Berat dan massa jenis sepotong besi di udara masing-masing 0,2 newton dan 7800 kg m-3. Berapa berat besi tersebut jika ditimbang dalam bensin yang mempunyai massa jenis 700 kg.m- 3 ?

Penyelesaian :

Diketahui :

Berat besi di udara ( Wudara ) = 0,2 N;

M = W/g = 0,2/10 = 0,02 kg

besi = 7800 kg m- 3 ; bensin = 700 kg m-3

Ditanyakan :

Berat besi dalam bensin ( Wbensin )

Jawab :

Wbesi = Wudara- FA = 0,2 - bensin.g.V

( Wbesi = Wudara- bensin.g.V

( Wbesi = Wudara- bensin.g.

m

= 0,2 - 700.10.

7800

10

.

2

2

-

( Wbesi = 0,2 - 700.10.7800.0,02

( Wbesi = 0,1821 newton

Contoh Soal 2.4

Tabung kapiler dengan jari-jari 1 mm dice-lupkan ke dalam air. Sudut kontak antara air, udara, dan kaca adalah 00. Jika tegangan per-mukaan = 0,073 Nm-1 dan =1.000 kgm-3, maka hitung kenaikan air pada tabung kapiler.

Penyelesaian :

h =

3

0

-

=

10

8

,

9

000

.

1

0

cos

.

073

,

0

.

2

cos

2

x

x

gR

r

q

g

= 0,015 m

Contoh Soal 2.5

Drum yang terapung di atas air digunakan untuk membuat jembatan ponton. Setiap drum diisi udara sehingga secara keseluruhan memiliki massa 13 kg dan volum rata-rata 0,25 m3. Berapakah gaya topang tiap drum apabila bagian yang tenggelam hanya setengahnya ?

Penyelesaian :

Massa jenis air f = 1 000 kgm-3

Massa drum dan udara md = 13 kg

Volume drum dan udara Vbf = 0,25 m3

+FA Wbeban = 0 ( FA = Wbeban

( Wbeban = f Vbf .g = f ( Vd ).g

( Wbeban = ( 1 000 ) ( ) ( 0,25)(10)

( Wbeban = 1 250 N

1. Sebuah benda berat diudara 30 N dan di dalam air 28 N.

a. berapakah besar gaya ke atas oleh zat cair ?

b. berapakah massa jenis benda tersebut ?( g = 10 ms-2 )

2. Sebuah benda jika ditimbang di dalam air beratnya 3 newton, dan jika ditimbang di dalam zat lain menjadi 2,2 newton. Sedangkan berat sesunggguhnya 2,5 newton. Berapakah massa jenis cairan tersebut ? ( g = 10 ms-2 , massa jenis air = 1000 kgm-3 )

3. Sebuah balon udara dengan diameter 8,4 m diisi udara panas ( massa jenis 0,8 kg m_3 ). Balon tersebut bergerak ke atas dengan kelajuan tetap di udara yang massa jenisnya 1,2 kg m-3. Berapakah massa total balon dan udara panas di dalamnya ?

4. Sebuah bola dengan volum 30 cm2 mengapung di permukaan minyak dengan sepertiga bagian volumnya berada di bawah permukaan air. Jika massa jenis minyak adalah 900 kg m-3, berapakah massa bola ?

5. Berat sebuah benda di udara 50 N. Bila dicelupkan ke dalam air, maka beratnya menjadi 40 N. Berapakah :

a. besarnya gaya apung benda ?

b. berat air yang dipindahkan ?

c. massa Air yang dipindahkan ?

d. volume air yang dipindahkan ?

e. volume benda ?

f. massa benda ?

g. massa jenis benda ?

2.7 Tegangan Permukaan dan Kapilaritas

1. Tegangan Permukaan

Zat cair adalah zat yang terdiri atas molekul-molekul atau partikel-partikel yang dapat bergerak bebas ke segala arah dibandingkan dengan zat padat. Tetapi meskipun demikian gaya interaksi antar partikel masih ada.

Gaya inilah yang biasa disebut kohesi . Air yang tumpah di lantai menyebabkan lantai basah. Jadi ada partikel air yang melekat pada partikel di lantai. Hal ini hanya dapat terjadi kalau ada gaya tarik antar partikel dari zat yang tidak sejenis. Gaya inilah yang disebut adhesi.

Sebuah partikel di dalam zat cair , maka partikel ini menerima gaya tarik dari partikel di sekitarnya. Sedangkan kalau partikel benda di permukaan zat cair, maka dia hanya berinteraksi dengan partikel yang berada di samping di bawahnya, sedangkan dari atas tidak ada. Kelebihan gaya inilah yang mengakibatkan adanya suatu tegangan di permukaan, dan disebut tegangan permukaan.

Adanya tegangan permukaan pada permukaan zat cair, seekor nyamuk dapat bertengger atau berjalan di atas permukaan dengan leluasa tanpa basah. Sebuah jarum logam dengan hati-hati di permukaan air dapat melayang walaupun massa jenisnya 7 kali lebih besar daripada massa jenis air. Sebuah silet diletakkan di permukaan, maka silet itu dapat terapung. ( Gambar 3.16 ).

Tegangan Permukaan Menurut Teori Partikel

Molekul-molekul zat cair yang berada di bawah permukaan zat cair ( gambar 3.9 ) , seperti molekul M1, mengalami gaya tarik - menarik dengan molekul - molekul yang ada di sekitarnya. Gaya tarik menarik ini mengikat molekul M1 dengan molekul-molekul lain dalam suatu daerah berbentuk bola. Dengan demikian, resultan gaya kohesi pada molekul-molekul yang berkedudukan seperti M1 sama dengan nol.

Sebaliknya, molekul-molekul pada kedudukan seperti M2 dan M3 memiliki resultan yang berarah ke bawah, sehingga molekul- molekul pada permukaan cenderung merapat dan membentuk suatu lapisan di mana jarak antar molekulnya lebih kecil dibandingkan dengan jarak molekul-molekul di bagian bawah. Lapisan ini disebut lapisan permukaan. Pada lapisan permukaan, arah resultan gaya kohesi adalah ke bawah, sehingga menyebabkan zat cair menjadi tegang. Gejala demikian disebut tegangan permukaan.

Tegangan permukaan menyebabkan zat cair cenderung untuk memperkecil luas permukaannya. Gejala ini hanya tampak pada permukaan zat cair yang tidak bersentuhan dengan benda padat, misalnya permukaan air di tengah-tengah gelas.

Definisi Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan disimbolkan dengan dan didefinisikan sebagai berikut .

Tegangan permukaan adalah gaya selaput permukaan tiap satuan panjang yang arahnya tegak lurus pada salah satu sisi sebuah garis yang terletak di permukaan tersebut.

l

F

=

dengan :

g = tegangan permukaan , satuannya N/m

F = gaya, satuannya newton

l = panjang kawat geser, satuannya meter.

Sepotong kawat dibengkokkan sehingga membentuk huruf U. Pada kaki kawat itu dipasang kawat lain yang dapat bergeser dengan bebas (gambar 3.18 ).

Apabila alat itu dicelupkan ke dalam air sabun, kemudian dikeluarkan, akan terbentuk selaput permukaan sabun di antara batang kawat itu.

Selaput cenderung mengecilkan permukaannya dan menarik kawat geser ke atas dengan gaya F. Untuk mempertahankan agar kawat geser berada dalam keadaan seimbang, kawat itu harus diberi tambahan beban sebesar W2 sehingga berdasarkan definisi tegangan permukaan, F = W1 + W2.

Jadi rumus tegangan permukaan berubah sebagai berikut .

=

l

F

maka =

l

W

W

2

2

1

+

W1 dan W2 = berat beban 1 dan 2 , (newton)

l= panjang kawat geser(meter

= tegangan permukaan (Nm-1)

Untuk zat cair yang hanya bersinggungan dengan uapnya sendiri atau dengan udara, tegangan permukaannya tergantung pada temperatur dan macam zat cair. Makin tinggi temperaturnya, tegangan permukaannya makin kecil.

2. Bentuk Permukaan Zat Cair

Perhatikan permukaan air dalam pipa kaca seperti Gambar 3.20a Pada bagian yang bersentuhan dengan dinding kaca, permukaan air tidak mendatar tetapi cekung.

Hal ini disebabkan adhesi antara partikel-partikel tabung dan air lebih besar daripada kohesi antara partikel-partikel air. Pada gambar 3.11b permukaan raksa pada bagian yang bersentukan dengan dinding kaca cembung. Hal ini disebabkan kohesi antara partikel-partikel raksa lebih besar daripada adhesi antara partikel-partikel tabung dan raksa.

Permukaan Cekung

Molekul M yang berada hampir menempel pada dinding pipa kaca ( gambar 3.21a ) . Seperempat daerah tarikan molekul berada di adalam zat cair sehingga arah resultan gaya kohesinya ( Fk ) membentuk sudut 450 miring ke bawah terhadap dinding dinding kaca dalam zat cair dan setengah daerah tarikan molekul berada di dalam kaca sehingga resultan gaya adhesinya ( FA ) tegak lurus pada dinding kaca yang lebih besar daripada Fk.

Gaya Fk dan FA menghasilkan gaya resultan R dalam kaca yang arahnya miring ke bawah. Agar terjadi keseimbangan, permukaan zat cair selalu tegak lurus terhadap gaya resultan R yang bekerja padanya. Oleh karena itu, permukaan zat cair menjadi cekung pada bagian yang bersentuhan dengan kaca dan membentuk sudut .

Perhatikan gambar 3.21 Seperempat daerah tarikan molekul M berada di dalam zat cair dan setengahnya di dalam kaca. Disebabkan F kohesi lebih besar daripada F adhesi. Resultan R dari kedua gaya itu berada dalam zat cair yang arahnya miring ke bawah. Karena permukaan zat cair selalu tegak lurus terhadap gaya yang bekerja padanya, maka permukaan zat cair pada keadaan ini akan berbentuk cembung dengan sudut kontak lebih besar dari 900 atau 900 < < 1800.

2. Kapilaritas

Pengaruh tegangan permukaan yang penting ialah terjadinya sudut kontak antara cairan dengan permukaan benda padat, seperti tampak pada gambar 3.22. Bila sudut kontak lebih kecil dari 900, maka cairan akan membasahi permukaan benda padat. Jika sudut kontak lebih besar dari 900, maka cairan tidak membasahi permukaan zat padat.

Tegangan permukaan dapat menyebabkan naik atau turunnya cairan dalam tabung yang sempit. Peristiwa ini dinamakan kapilaritas . Bila sudut kontak antara tabung dengan cairan lebih kecil dari 900, maka cairan naik sampai mencapai keadaan keseimbangan pada ketinggian h tertentu.

Besarnya gaya akibat tegangan permukaan adalah

F = l = 2 R

dengan l = keliling lingkaran = 2 R.

Akibat gaya ini maka zat cair naik hingga tercapai keseimbangan antara gaya tarik dengan berat berat zat cair yang ditarik ke atas. Berat zat cair yang ditarik adalah :

W= m . g

= R2 h . g

dengan m = massa air = V = R2 h

Akibat permukaan membentuk sudut kontak terhadap dinding sehingga diuraikan pada arah vertikal dan horizontal. Komponen arah vertikal adalah cos . Dengan demikian gaya tegangan permukaan yang bekerja adalah :

F = 2 R cos

Pada saat setimbang, gaya ini sama dengan gaya berat zat cair yang ditarik ke atas.

F = W

R2 h . = 2 R cos

atauh =

r

g

cos

2

Bentuk melengkung permukaan cairan disebut meniskus. Bila < 900 , nilai cos positif, maka h positif atau cairan naik. Pada keadaan ini permukaan cairan berbentuk cekung sehingga disebut meniskus cekung . Sebaliknya, bila > 900, nilai cos negatif atau cairan turun ( gambar 3.23). Pada keadaan ini permukaan cairan membentuk cembung sehingga disebut meniskus cembung .

Gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari dapat juga kita jumpai pada :

1. naiknya sari-sari makanan pada tumbuh-tumbuhan

2. naiknya minyak pada sumbu kompor,

3. meresapnya air pada tembok di waktu musim penghujan, dll.

2.8 Viskositas Fluida

Sifat fluida adalah kompresibel, di mana volumenya dan massa jenisnya akan berubah jika diberi tekanan dikarenakan adanya gesekan di dalam fluida yang disebut dengan Viskositas.

Rumus yang dipakai :

Fs = 6 rV

FA =

3

4

r3 f g

V =

h

r

r

.

9

.

).

(

2

g

r

3

f

b

-

Keterangan :

Fs = gaya stokes (N)

F = gaya archimides ( N )

= koefisien viskositas ( N det/m2)

b = massa jenis bola ( kg/m3)

f = massa jenis fluida( kg/m3)

r = jari-jari bola ( m )

V = kecepatan ( m/s)

Contoh Soal 2.6

Tentukan kelajuan bola logam yang jari-jarinya 3 cm dan massa jenisnya 1,2 g/cm3 yang bergerak di dalam gliserin dengan koefisien viskositas 600 N s/m2 dan massa jenisnya 0,9 g/cm3.

Penyelesaian :

Diketahui :

R = 3 cm = 3.10-2 m; b = 1,2 g/cm3 = 1200 kg/m3

b = 0,9 g/cm3 = 900 kg/m3, = 600 N s/m2

V =

h

r

r

.

9

.

).

(

2

g

r

3

f

b

-

;

( V =

600

.

9

10

.

10

.

9

.

)

900

1200

(

2

4

-

-

= 10-3 m/s

1. Apa yang dimaksud dengan kohesi dan adhesi ?

2. Jelaskan terjadinya tegangan permukaan berdasarkan gaya tarik menarik antarpartikel sejenis ( kohesi ) !

3. Mengapa mencuci dengan air hangat menghasilkan cucian yang lebih bersih daripada air dingin ?

4. Mengapa mencuci dengan air yang diberi detergen menghasilkan cucian yang lebih bersih ?

5. Jelaskan terjadinya meniskus cekung dan meniskus cembung berdasarkan gaya kohesi dan adhesi dengan bantuan gambar vektor !

6. Tabung kapiler dengan jari-jari 1 mm dicelupkan ke dalam raksa. Sudut kontak raksa, udara, dan kaca adalah = 1300. Tegangan permukaan raksa g = 0,73 Nm-1 dan = 1000 kg m-3, maka hitunglah kenaikan air pada tabung kapiler ?

7. Berat sebuah benda di udara 50 N. Bila dicelupkan ke dalam air, maka beratnya menjadi 40 N. Berapakah :

a. besarnya gaya apung benda ?

b. berat air yang dipindahkan ?

c. massa Air yang dipindahkan ?

d. volume air yang dipindahkan ?

e. volume benda ?

f. massa benda ?

g. massa jenis benda ?

8. Jelaskan terjadinya tegangan permukaan !

9. Seutas kawat yang panjangnya 20 cm beratnya 0,004 N diletakkan pada permukaan zat cair. Hitunglah tegangan permukaan zat cair tersebut.

@@@

Paket Soal 1

1. Dimensi tekanan jika dinyatakan dalam dimensi-dimensi pokok L, M dan T adalah . . .

A. MLT-2D. MLT2

B. ML-1TE. ML-1T-2

C. ML-1T-1

2. Sebuah balok logam dengan dimensi 0,8 m x 0,5 m x 0,2 m dan massa jenis 5 000 kgm-3. Tekanan maksimum yang dapat dikerjakan logam tersebut pada sebuah permukaan datar adalah . . . .

A. 40 000 Pa B. 80 000 Pa

C. 125 000 Pa D. 250 000 Pa

E. 360 Pa

3. Bak mandi seperti gambar di bawah ini berisi air. Sumbatan berada pada ketinggian 0,05 m dari dasar bak. Bila massa jenis air 1000 kg m- 3 dan g = 10 ms- 2 , maka tekanan air pada sumbat adalah ... N m-2.

A. 0,5 x 103B. 2,0 x 103

C. 3,0 x 103 D. 5,0 x 103

E. 6,0 x 103

4. Massa jenis dapat dihitung dengan menggunakan ungkapan . . . .

A. berat x luas

B. berat : luas

C. berat : volume

D. massa x volume

E. masa : volume

5. Massa jenis sebesar 2,0 g.cm-3 sama nilainya dengan . . . .

A. 0,2 kg m- 3B. 2,0 kg m- 3

C. 20 kg m- 3D. 200 kg m- 3

E. 2 000 kg m- 3

6. Sebuah benda mempunyai massa 0,10 kg dan massa jenis 5 x 103 kg m-3. Bila benda seluruhnya tenggelam dalam air, maka berat semu benda adalah . . . .

A. 0,2 NB. 0,40 N

C. 0,60 ND. 0,8 N E. 1,0 N

7. Diagram berikut menunjukkan tiga bejana berisi cairan yang dihubungkan menjadi satu. Manakah pernyataan yang benar ?

P Q R

A. tekanan terbesar adalah di titik P

B. tekanan terbesar adalah di titik Q

C. tekanan terbesar adalah di titik R

D. tekanan paling kecil adalah di titik R

E. Tekanan pada titik P, Q, dan R adalah sama.

8. Tabung U diisi separuhnya dengan air. Kemudian , minyak dengan massa jenis 900 kg m- 3 dimasukkan melalui salah satu kaki tabung, sehingga tinggi kolomnya 0,04 m. Tinggi kolom air pada kaki lainnya akan naik, di atas permukaan semula sebesar .

A. 0,036 mD. 0,020 m

B. 0,018 mE. 0,010 m

C. 0,004 m

9. Diagram di samping menunjukkan tiga macam cairan x, y, dan z yang tidak bercampur dalam gelas. Cairan-cairan tersebut adalah raksa, minyak paraffin, dan susu. Urutan cairan yang benar, dimulai dari atas ke bawah adalah . . . .

A. minyak, susu, raksa

B. susu, minyak, susu

C. raksa, minyak, susu

D. raksa, susu, minyak

E. susu, minyak, raksa

10. Lantai dari suatu arena pertunjukkan di rancang untuk tekanan maksimum 3 x 106 Nm-2 tanpa merusakkan. Yang mana dari peristiwa di bawah ini yang akan membuat lantai rusak ?

(1). Wanita berbobot 0,7 kN berdiri di atas satu tumit sepatunya yang berpenampang 10-4 m2.

(2). Seekor gajah dengan bobot 200 kN berdiri di atas satu kakinya yang luasnya 0,1 m2

(3). Peti kemas berbobot 100 kN dengan luas alat 50 m2 diletakkan di atas lantai

A. 1 dan 2 benar

B. 1 dan 3 benar

C. 2 dan 3 benar

D. 1 saja benar

E. 3 saja benar

11. Lift hidrolik yang digunakan untuk mengangkat mobil mempunyai luas penampang 750 cm2. Untuk mengangkat mobil dengan bobot 21.000 N, tekanan paling kecil yang dibutuhkan fluida adalah . . . .

A. 15,75 Pa

B. 28,00 Pa

C. 15,75x103 Pa

D. 28,00x103 Pa

E. 28,00x104 Pa

12. Ketinggian barometer raksa tergantung pernyataan-pernyataan berikut ini, kecuali . . . .

A. massa jenis raksa

B. luas penampang tabung

C. tekanan atmosfir

D. percepatan gravitasi

E. suhu raksa

13. Gaya dorong akibat tekanan hidrostatik pada dasar bejana akuarium berukuran 60 cm x 40 cm bila kedalaman air 50 cm adalah . . . .

A. 13,3 NC. 20 N

B. 40 ND. 1 200 N

E. 5040 N

14. Sepotong logam massanya 140 gram. Bila logam itu dimasukkan ke dalam gelas ukur yang berisi air , permukaan air akan naik seperti tampak pada gambar di bawah ini.

50,00 cc 70,0 cc

Massa jenis logam adalah . . . .

A. 7,0 x 103 kgm-3

B. 2,8 x103 kgm-3

C. 2,0 x 103 kgm-3

D. 0,50x103 kgm-3

E. 0,14 x 103 kgm-3

15. Sebuah benda S digantungkan pada neraca pegas di udara menunjukkan angka 6 N, kemudian dimasukkan ke dalam gelas ukur yang berisi air berat 25 N. Gelas ukur ini selanjutnya diletakkan pada neraca tekan, neraca pegas menunjukkan angka 4 N.

Bacaan pada neraca tekan akan menjadi . . . .

A. 19 NB. 21 N C. 23 N

D. 25 NE. 27 N

16. Bola dari gelas yang bagian dalamnya kosong memiliki massa 0,06 kg dan dapat terapung sedemikian rupa sehingga dua pertiga bagian volume bola berada di bawah permukaan air ( air = 1000 kg m-3 ). Volume bola adalah . . . .

A. 1,6 x 10-5 m3B. 2,4 x 10-5 m3

C. 4,0 x 10-5 m3D. 6,6 x 10-5 m3

E. 9,0 x 10-6 m3

17. Serangga dapat berjalan pada permukaan air karena . . . .

A. berat jenis serangga lebih kecil daripada air

B. berat jenis serangga lebih besar daripada air

C. berat jenis serangga sama daripada air

D. gaya apung Archimides

E. tegangan permukaan air

18. Dimensi tegangan permukaan adalah .

A. MLT-2B. ML2T-2

C. MT-2D. MT2 E. MLT2

19. Tekanan hidrostatik yang dihasilkan zat cair bergantung pada :

(1). Massa jenis fluida

(2). Bentuk penampang zat cair

(3). Kedalaman zat cair dari permukaan

(4). Luas penampang wadah zat cair

Yang benar adalah . . . .

A. 1, 2, dan 3D. 1 dan 3

B. 2 dan 4E. 4 saja

C. 1, 2, 3, dan 4

20. Pada benda yang bergerak vertikal ke bawah dalam fluida bekerja :

(1). Gaya berat

(2). Gaya Archimides

(3). Gaya gesekan

(4). Gaya normal

Yang benar adalah . . . .

A. 1, 2, dan 3B. 1 dan 3

C. 2 dan 4D. 4 saja

E. 1, 2, 3, dan 4

21. Besar gaya ke atas yang dialami oleh sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair tidak bergantung pada :

(1). Massa jenis zat cair

(2). Massa jenis benda

(3). Percepatan gravitasi

(4). Berat benda

Yang benar adalah . . . .

A. 1, 2, dan 3B. 1 dan 3

C. 2 dan 4D. 4 sajaE. 1, 2, 3, dan 4

22. Bila sebuah benda melayang di dalam zat cair maka :

(1). Gaya ke atas sama dengan berat benda

(2). Volum benda sama dengan volum zat cair yang dipindahkan

(3). Massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda.

(4).Berat benda di udara sama dengan berat benda di dalam zat cair

Yang benar adalah . . . .

A. 1, 2, dan 3B. 1 dan 3

C. 2 dan 4D. 4 saja

E. 1, 2, 3, dan 4

23. Kenaikan permukaan fluida yang cekung dalam kapiler berbanding lurus dengan pertambahan . . . .

(1). Sudut kontak permukaan fluida

(2). Jari-jari kapiler

(3). Massa jenis fluida

(4). Tegangan permukaan fluida

Yang benar adalah . . . .

A. 1, 2, dan 3D. 1 dan 3

B. 2 dan 4E. 4 saja

C. 1, 2, 3, dan 4

24. Bola besi seberat 2,0 N diikatkan pada seutas kawat dan dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak ( massa jenis 0,80 g cm-3 ). Jika massa jenis besi 7,9 g cm-3, gaya tegangan kawat adalah . . . .

A. 2,2 NB. 2,0 N C. 1,8 N

D. 1,6 NE. 1,2 N

25. Massa jenis tembaga 8,9 x 103 kg m-3. Volum dari sebuah gelang tembaga yang massanya 15 g adalah . . . cm3 .

A. 0,6 B. 6,0 C. 1,7

D. 17 E. 134

26. Suatu logam paduan dibuat dari 0,04 kg logam A yang massa jenisnya 8 000 kgm-3 dan 0,10 kg logam B yang massa jenisnya 10 000 kg m-3 . Massa jenis rata-rata logam paduan adalah . kg m-3

A. 9 000.B. 9 100

C. 9 200D. 9 300 E. 9 500

27. Berat sebuah mobil ditumpu oleh keempat bannya. Tekanan gas udara di dalam ban adalah 2,0 bar ( 1 bar = 105 Pa ) dan luas tiap ban yang bersentuhan dengan jalan adalah 140 cm2. Massa mobil itu ( g = 10 ms-2 ) adalah ... kg.

A. 280B. 560 C. 840

D. 1 120 E. 1 400

28. Sebuah mesin pengepres hidrolik memiliki pengisap input berdiameter 10 mm dan pengisap output berdiameter 50 mm. Suatu gaya input 80 N memberikan suatu gaya out put sebesar . . . M.

A. 3,2 B. 16 C. 200

D. 400 E. 2 000

29. Sebuah balok kayu yang volumnya 10-4 m3 muncul 0,6 bagian ketika dimasukkan ke dalam air yang mempunyai massa jenis 103 kg m-3. Jika g = 10 ms-2, besar gaya ke atas yang dialami benda tersebut adalah .

A. 5 x 105 N B. 4 x 105 N

C. 1 x 105 N D. 4 x 10-1 N

E. 4 x 10-2 N

30. Sebuah balon dengan diameter 10 m berisi udara panas. Kerapatan udara di dalam balon adalah 75 % kerapatan udara luar ( kerapatan udara luar 1,3 kg m-3 ). Besar massa total maksimum penumpang dan beban yang dapat diangkut balon tersebut adalah ( g = 10 ms-2 ) kg

A. nolB. 1,3 C. 170

D. 510 E. 680

31.Suatu benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 50 % volum benda berada di dalam air, 30 % di dalam minyak dan sisanya berada di atas permukaan minyak. Jika massa jenis minyak = 0,8 g/cm3, maka massa jenis benda tersebut adalah (dalam g.cm-3 ) . . .

A. 0,62C. 0,78

B. 0,68D. 0,82 E. 0,74

32. Tekanan mutlak pada kedalaman 50 meter di bawah permukaan danau adalah . . . . ( massa jenis air danau 1 g.cm-3 , g = 10 ms-2, tekanan atmosfir = 1 x 105 Nm-2 )

A. 1 x 105 Nm-2

B. 4 x 105 Nm-2

C. 5 x 105 Nm-2

D. 6 x 105 Nm-2

E. 7,5 x 105 Nm-2

33. Tekanan hidrostatik yang dialami dinding kapal pada kedalaman 2 meter di bawah permukaan air laut jika diketahui massa jenis air laut adalah 1 020 kg m-3 dan g = 10 ms-2 adalah . . . N m-2 .

A. 2,04x105D. 2,04x104

B. 2,04 x 102E. 2,04x10

C. 2,04 x 10-2

34. Sebuah balon udara dengan diameter 8,4 m diisi udara panas ( massa jenis 0,8 kg m-3 ). Balon tersebut bergerak ke atas dengan kelajuan tetap di udara yang massa jenisnya 1,2 kg m-3. besar massa total balon dan udara panas didalamnya adalah . . . kg.

A. 480 C. 360 E. 400

B. 320 D. 380

35. Sebuah botol gelas bermassa 0,8 kg berada di atas meja. Tekanan botol terhadap meja jika diameter alas botol 8 cm ( g = 10 ms-2 ) adalah . . . .

A.

p

500

PaB.

p

3

500

Pa

C.

p

400

PaD.

p

4

300

Pa

E.

p

4

500

Pa

36. Kohesi adalah . . . .

A. gaya tarik dan gaya tolak

B. gaya tarik-menarik antara partikel-partikel di sembarang tempat

C. gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang sama

D. daya persatuan luas

E. percepatan gravitasi zat cair

37. Kain tahan air ( waterproof ) akan menunjukkan bahwa sudut sentuh antara air dengan kain adalah . . . .

A. 00C. 900

B. < 900D. > 900 E. 450

38. Pipa kapiler dimasukkan ke dalam bejana yang berisi air raksa, maka permukaan air raksa di dalam pipa kapiler terhadap permukaan air raksa di dalam bejana adalah .

A. sama tinggi

B. lebih tinggi

C. lebih rendah

D. tidak tentu, tergantung cuaca

E. tidak tentu, tergantung tinggi rendahnya tempat

39. Karena tegangan permukaan maka fluida mempunyai kecebderungan untuk . . . .

A. memperkecil volume fluida

B. memperkecil luas permukaan fluida

C. memperbesar luas permukaan fluida

D. memperbesar massa fluida

E. memperkecil massa jenis fluida

40. Besar kecilnya harga tegangan permukaan suatu fluida dipengaruhi oleh . . . .

A. luas permukaan fluida

B. bentuknya bejana yang ditempati fluida

C. suhu yang berpengaruh pada permukaan fluida

D. dalamnya fluida

E. massa jenis bejana yang ditempati fluida

41. Yang memenuhi sudut sentuh kurang dari 90 0 adalah peristiwa berikut . . . .

A. kain yang tahan air

B. naiknya air di dalam tanah pada dinding tembok

C. air raksa berbentuk bola pada permukaan kain

D. air di atas daun talas

E. larutan kloida

42. Di dalam bejana berbentuk tabung, di bawah penghisapnya terdapat udara. Apabila pengisap itu ditekan ke bawah maka . . . .

A. tekanan terbesar ada di dasar tabung

B. tekanan terkecil pada bidang penghisap

C. tekanan tetap pada dinding tabung

D. tekanan tidak merata, tergantung pada luas penampang penghisap

E. tekanan diteruskan ke seluruh bagian tabung dengan merata

Paket Soal 2

01. EBTANAS-93-05

Di dalam tabung gelas terdapat minyak setinggi 20 cm. Dengan mengabaikan tekanan udara luar , tekanan yang terjadi pada dasar tabung 1600 N m2. Jika g = 10 ms2 , maka massa jenis minyak .

A. 8 102 km m3

B. 8 103 km m3

C. 8 104 km m3

D. 8 105 km m3

E. 8 106 km m3

02. EBTANAS-86-37

Tekanan hidrostatika ialah tekanan yang dilakukan pada kedalaman h di bawah permukaan zat cair

SEBAB

Besarnya tekanan hidrostatika tidak dipengaruhi oleh rapat massa zat cair

03. EBTANAS-95-04

Gambar di bawah ini melukiskan dua buah tabung kaca berisi zat cair.

Dua tabung yang besarnya sama berisi penuh zat cair, perbandingan massa jenis zat cair dalam tabung I dengan massa jenis tabung II = 4 : 5. Maka titik pada tabung I yang mempunyai tekanan sama besar dengan tekanan titik P pada tabung II adalah .

A. KB. LC. MD. N E. O

04. EBTANAS-89-02

Apabila benda yang terapung di air mendapat gaya ke atas (F), maka .

A. F > mgB. F = m C. F < mg

D. F < mE. F = mg

05. EBTANAS-02-09

Sebongkah es terapung di laut terlihat seperti gambar

Jika massa jenis air laut 1,2 gr cm3 dan massa jenis sebongkah es 0,9 gr cm3 maka volume sebongkah es yang tercelup (masuk) dalam air laut sama dengan volum yang muncul.

A. 2 kaliB. 3 kaliC. 4 kali

D. 5 kaliE. 6 kali

06. EBTANAS-00-09

Sebuah batu volume 0,5 m3 tercelup seluruhnya ke dalam zat cair yang massa jenisnya 1,5 gr cm3. Jika percepatan gravitasi = 10 m s2, maka batu akan mendapat gaya ke atas sebesar .

A. 1.500 NB. 3.000 N

C. 4.500 ND. 7.500 NE. 9.000 N

07. EBTANAS-94-05

Gambar di bawah 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 m3B. 960 kg m3C. 1000 kg m3

D. 1200 kg m3E. 1500 kg m3

08. EBTANAS-90-15

Raksa pada bejana berhubungan mempunyai selisih permukaan 2 cm (massa jenis = 13,6 gr cm3). Kaki sebelah kiri berisi zat cair yang tingginya 25 cm, berarti massa jenis zat cair itu adalah .

A. 800 kg m3B. 1030 kg m3

C. 1088 kg m3D. 1300 kg m3

E. 1360 kg m3

09. EBTANAS-06-06

Pada gambar di bawah, kaki kanan diisi dengan air raksa (massa jenis = 13,6 g/cm3), sedangkan kaki kiri diisi dengan cairan yang tidak tercampur dengan air raksa. Massa jenis cairan tersebut adalah ....

A. 11,7 g/cm3B. 9,4 g/cm3

C. 2,6 g/cm3 D. 1,9 g/cm3

E. 1,6 g/cm3

10. EBTANAS-06-13

Selisih tekanan hidrostatik darah di antara otak dan telapak kaki seseorang yang tinggi badannya 165 cm adalah .... (Anggap massa jenis darah 1,0 103 kg/m3 dan g = 10 m/s2)

A. l,65 102 N/m2

B. l,65 l03 N/m2

C. l,65 104 N/m2

D. 0,83 104 N/m3

E. 0,83 l03 N/m2

11. EBTANAS-92-02

Berat sebuah benda di udara 5 N. Apabila di timbang dalam minyak tanah (massa jenis 0,8 gr/cm3) beratnya 3,4 N. Jika g = 9,8 m s2 maka massa jenis benda adalah .

A. 800 kg m3B. 1000 kg m3

C. 1500 kg m3D. 1800 kg m3

E. 2500 kg m3

12. EBTANAS-99-09

Sepotong kayu terapung dengan 1/5 bagian tercelup di

dalam air. Jika massa jenis air 103 kg m-3, maka massa

jenis kayu adalah .

A. 2 102 kg m-3B. 4102 kgm-3

C. 6 102 kg m-3D. 8102 kg m-3

E. 10 102 kg m-3

13. EBTANAS-96-06

Sebuah benda terapung pada suatu zat cair dengan 2/3 bagian benda itu tercelup. Bila massa jenis benda 0,6 gr cm-3, maka massa jenis zat cair adalah .

A. 1800 kg m-3B. 1500 kg m-3

C. 1200 kg m-3D. 900 kg m-3

E. 600 kg m-3

14. EBTANAS-02-12

Agar seluruh energi potensial air terjun berubah menjadi kalor dan perbedaan suhu air di atas dan di bawah air terjun 0,05 oC, maka tinggi air terjun haruslah .

(g = 10 m s2, cair = 4200 J kg1 K1)

A. 21 mB. 25 mC. 30 m

D. 40 mE. 42 m

43. Udara dalam suatu wadah silinder vertikal berdiameter 14 cm yang terbuka ujung atasnya mendukung sebuah penghisap yang massanya 22 kg. Tekanan mutlak yang bekerja pada udara dalam wadah adalah . . . .

( 1 atm = 1,01 x 105 Pa, g = 10 ms-2 )

A. 0,016 NC. 16 N

B. 200 ND. 400 N E. 2 000 N

44. Sebuah batu digantung pada sebuah neraca pegas dan neraca pegas menunjuk 30 N. Jika batu dicelupkan seluruhnya ke dalam air ( massa jenis air = 1 gcm-3 ), neraca menunjuk angka 21 N. Besarnya massa jenis rata-rata batu adalah . . . g.cm-3.

A. 9B. 7,8 C. 3,33

D. 1,43 E. 0,3

45. Sepotong kayu yang massa jenisnya 800 kg.m-3 mengapung di atas air. Jika 54 gram aluminium dengan massa jenis 2700 kg.m-3 yang digantungkan padanya dengan seutas tali menyebabkan kayu tersebut melayang dalam air. Volum kayu adlah . . . .

A. 5,12 kgB. 4,16 kg

C. 3,24 kgD. 2,28 kg

E. 1,14 kg

Paket Soal 3

1Diagram 1 shows four shoe heels of different shapes worn by the same lady.

Diagram 1

Which shoe heel exerts the greatest pressure on the ground?

2The types of a car are inflated so that an area of 50 cm2 of each type is in contact with the ground. If the mass of the car is 1 600 kg and is evenly distributed between the four tyres, what is the pressure exerted on the ground by each tyre? [g = 10 N kg-]

A. 80 N cm-2 B. 160 Ncm-2

C. 200 Ncm-2 D. 320 N cm-2

E. 500N cm-2

3Diagram 2 shows a tank which is 5 m long, 1 m deep and 3 m wide and is filled with water of weight 20 N.

Diagram 2

What is the pressure on the base of the tank due to the water?

A. 1.3 PaB. 2.6 Pa

C. 4.0 PaD. 20.0 Pa

E. 21.3 Pa

4Pressure is defined as the force...

A acting normally at a point

Bacting normally per unit mass.

Cacting normally per unit area.

Dacting in all directions at a point

5Diagram 3 shows a cross section of a dam.

Diagram 3

The density of water is 1 000 kgm-3. What is the pressure exerted by the water at Q?

A. 39200 PaB. 78400 Pa

C.80000 PaD. 88400 Pa

E. 98000 Pa

6A diver wears a watch which can withstand a pressure of up to four times the atmospheric pressure. What is the limit of depth that the driver can dive before his watch is damaged?

(Density of water = 1 g cm-3, gravitational acceleration = 10 ms-2, atmospheric pressure = 1.0 x 105Pa)

A. 10 mC. 30 m

B. 50 mD. 20 m E. 40 m

7. Water flow out from a hole at the side of a container which is fully filled with water as shown in diagram 4.

What will happen to the rate of flow of water if the container is closed tightly with a lid ?

A. water flows out faster

B. water flows out slower

C. water stops flowing

8. Diagram 5 shows a person sucking a drink through a drinking straw.

Diagram 5

The drink enters the mouth because...

Athe straw acts as a capillary tube.

Bit is sucked up by the vacuum in the lungs.

Cit is pushed up by the atmospheric pressure.

Dit is drawn up by the pull of the air in the straw.

9A manometer is connected to a gas supply as shown in Diagram 6.

Diagram 6

The pressure of the gas is....

A.6 cm of water more than the atmospheric pressure.

B.8 cm of water more than the atmospheric pressure.

C.6 cm of water less than the atmospheric pressure.

D.2 cm of water more than the atmospheric pressure.

10Diagram 7shows a

manometerusedfor measuring pressure in a gas container.

Which comparison of the pressure P in the container with the atmospheric pressure PA is correct?

A PPA

C P=PA

11Diagram 8 shows a hydraulic pump. The ratio of the area of cross section of position P to that of position Q is 1 : 10 and the force acting on piston P is 20 N.

Diagram 8

Which of the following statements is correct?

AThe weight of the load which can be lifted is 20 N.

BThe weight of the load which can be lifted is

200 N.

CThe pressure exerted on position P is 10 times longer than that exerted on piston Q.

DThe pressure exerted on piston P is 10 times smaller than that exerted on piston Q.

12Diagram 9 shows part of a hydraulic brake;

Diagram 9

When the brake pedal is pressed, the pressure of the brake fluid...

Ais greatest upwards.

Bis greatest to the left.

Cis greatest to the right.

Dacts equally in all directions.

13Diagram 10 shows a hydraulic system with two pistons.

Diagram 10

What is the mass of load X?

A. 2.5kgB. 5.0kg

C. 10.0kgD. 15.0kg

E. 25.0kg.

14Diagram 11 shows a block floating freely on a lake. The density of the block and that of the water are 700 kg m3 and 900 kg m3 respectively. The volume of the block above the water and the volume of the block below the water are V1 and V2 respectively.

diagram 11

What is the ratio V1 : V2?

A. 2 : 7B. 7 : 2

C. 7 : 9D. 9 : 7

E. 7 : 10

15Diagram 12 shows a log of 5 kg floating freely on a sea water.

Diagram 12

What is the buoyant force acting on the log?

A. 5NB. 10 N

C. 50 N D. l00 NE. 1000 N

16Diagram 13 shows an egg being placed in three liquids of different densities.

Diagram 13

Which is the correct comparison of the densities of the liquids?

A x z

C. x = x = z D. x >x = z

17Which of the following does not apply Archimedes principle?

A. Submarine

B. Hydrometer

C. Hot-air balloon

D. Bunsen burner

18. Diagram 14 shown a cylinder Containing two non-mixable liquids X and Y with density 1.2 g cm3 and 1.5 g cm3 respectively.

Diagram 14

What is the pressure due to the two liquids at the base of

the cylinder?

A. 1.8 x l03 Nm-2

B. 3.0 x 103 N m-2

C. 4.8x103 Nm-2

D. 6.0 x l03 N m-2

E. 7.5x103Nm-2

19. Diagram 15 shows the cross section of a swimming pool.

The density of water in the pool is 1000 kg m-3.

Diagram 15

What is the pressure exerted

by the water at X?

A. 1.0 x l04 Pa

B. 2.5 x l04 Pa

C. 5.0 x l04 Pa

D. 1.5 x l05 Pa

E. 5.0 x l05 Pa

20. Diagram 16 shows a hydraulic pump filled with oil is used to raise a car of mass 1600 kg in a garage.

Diagram 16

The ratio of the cross sectional area of the big piston to the cross sectional area of the small piston is 4. What is the force required to lift the car?

A. l00 N

B. 400 N

C. l000 N

D. 4000 N

MG

a

F1

F1

F1

air

F1

F2

F1

h

Gb. 3.7 Tekanan Hidrostatik dalam zat cair

h1

h2

3

A cm2

Gb. 3.6 Kempa Hidrolik

udara

1

A cm2

2

A cm2

4

A cm2

a

F2

F1

a

3.5 Pompa Hidrolik untuk mengakat mobil

Gb 3.3 Tekanan Fluida Diam

Gb.3.18 Tegangan permukaan

Gb. 3.21 Sudut kontak zat cair bersifat adhesi

FS

Gb. 3.19 Sudut kontak zat cair bersifat kohesi

raksa

h=8 cm

W = F

0,6

bagian

air

X

Y

Z

a

a

a

Gb.3.9 Gaya Archimides

h2

h1

Gb. 3.12 Benda mengapung dalam air

FA

W = m.g

air

benda

FA

V1

Gb.3.13 Benda melayang dalam zat cair

Zat cair

V2

W = m.g

benda

FA

Gb. 3.15 Benda tenggelam dalam zat cair

Zat cair

M1

M2

M3

F3

F4

M4

permukaan

Gb.3.17 Molekul air di permukaan air

Penampang jarum

Nyamuk hinggap di permukaan air

Gillete terapung

Gb.3.16 Adanya tegangan permukaan zat cair

W1

W2

l

raksa

air

Gb. 3.20 Bentuk permukaan zat cair

= SUDUT KONTAK

= SUDUT KONTAK

R

450

Fk

FA

M

y

raksa

air

y

Gb.3.22 Gejala Kapilaritas

a).

b).

Gb.3.23 Bentuk permukaan zat cair

air

raksa

0,05 m

0,2 m

0,5 m

FA

W

_1033671116.unknown

_1285468584.unknown

_1285493674.unknown

_1285526622.unknown

_1285526693.unknown

_1285525406.unknown

_1285525572.unknown

_1285510371.unknown

_1285468840.unknown

_1033695737.unknown

_1033702323.unknown

_1194203454.unknown

_1194203599.unknown

_1194204336.unknown

_1194202932.unknown

_1033700366.unknown

_1033702322.unknown

_1033700399.unknown

_1033700310.unknown

_1033690500.unknown

_1033692629.unknown

_1033671117.unknown

_1033671111.unknown

_1033671113.unknown

_1033671114.unknown

_1033671112.unknown

_1033671108.unknown

_1033671109.unknown

_1033671107.unknown