SOAL DAN PEMBAHASAN

SOAL DAN PEMBAHASAN

SOAL 1

1. Dalam rangka persiapan National Science Project Competition, Komang melakukan percobaan tentang design pompa hidrolik yang efesien untuk mengangkat beban. Ia membuat tiga desain sebagai berikut.

Gambar 1.1. Design Pompa Hidrolik.

Berdasarkan desain tersebut, besarnya gaya yang diperlukan pada setiap piston untuk mengangkat beban yang diberikan adalah…

Pembahasan  :
Kasus ini berhubungan dengan prinsip Pascal, “tekanan yang diberikan pada fluida tertutup akan diteruskan tanpa mengalami pengurangan ke setiap bagian fluida dan dinding bejana”. Oleh karena itu, untuk fluida yang sejenis, tekanan yang diukur pada setiap piston akan selalu sama. Asumsi: luas penampang piston kecil untuk ketiga gambar adalah sama, begitu pula untuk piston besar. Dengan demikian, gaya tekan yang diberikan untuk setiap bejana A, B, dan C adalah F_A = F_C < F_B.

SOAL 2

1. Untuk mengangkat sebuah mobil yang massanya 4 ton dipergunakan pompa hidrolik seperti bagan pada Gambar 1.2. Jika perbandingan diameter pengisap 1 dan 2 yang berbentuk silinder adalah 1 : 50, maka gaya yang diperlukan pada pengisap 1 adalah

Pembahasan :
Diketahui:
m_mobil = 4 ton = 1000 kg
d₁ : d₂ = 1 : 50

Ditanya:
Gaya yang diperlukan pada penghisap kecil (F₁) =…?

Jawab:

P₁   = P₂

…….berdasarkan perbandingan d₁ dan d₂ maka:

 

F₂ = berat mobil = m_mobil . g = 4000 kg . 10 m/s² = 40000 N
= 16 N



SOAL 3

1. Sebuah pipa kapiler dengan jari-jari 0,1 cm dimasukkan pada minyak yang memiliki kerapatan 0,8 gram/cm³ dan sudut kontak 60⁰, sehingga minyak pada kapiler naik setinggi 0,5 cm. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s², tegangan permukaan minyak tersebut adalah….

Pembahasan:
Diketahui:



Ditanya:
tegangan permukaan minyak =….?

Jawab:







SOAL  4

1. Perhatikan gambar 1.3 di bawah ini!

Gambar 1.3. Pompa Hidrolik

Pompa hidrolik ini terdiri dari dua piston, L dan R. Luas penampang piston R adalah dua kali luas penampang piston L. Berdasarkan gambar tersebut, apabila piston L diberikan gaya tekan sebesar F_L maka akan menghasilkan gaya dorong sebesar F_R pada piston R. Bagaimanakah dengan volume zat cair yang dipindahkan (ΔV) dari piston L ke piston R?

Pembahasan:
Secara sederhana, aliran zat cair dalam pompa tersebut dapat digambarkan seperti berikut.

Berdasarkan gambar tersebut, walaupun kedua piston, L dan R memiliki penampang yang berbeda, tetapi tekanan yang diberikan pada penampang L sama dengan tekanan yang diteruskan ke penampang R. Oleh karena itu, volume zat cair yang berpindah dari piston L ke piston R adalah sama.



SOAL 5
Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.
Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan tekanan udara luar 10⁵N/m, tentukan :
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
Pembahasan
Diketahui :
ρ =1000 kg/m³
g= 10m/s²
h= 15 m
P_o = 10⁵ N/m
Ditanya :
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan (Ph)
b) tekanan total yang dialami ikan (P)

Jawab:
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan


b) tekanan total yang dialami ikan



SOAL  6 
Seorang anak memasukkan benda M bermassa 500 gram ke dalam sebuah gelas berpancuran berisi air, air yang tumpah ditampung dengan sebuah gelas ukur seperti terlihat pada gambar berikut:

Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s² tentukan berat semu benda di dalam air!
Pembahasan

Diketahui :
m_b = 500 g = 0,5 kg
m_f = 200 g = 0,2 kg

Ditanya :
berat semu benda =…….?
NOTE!!
Berat benda di fluida (berat semu) adalah berat benda di udara dikurangi gaya apung (Archimides) yang diterima benda. Besarnya gaya apung sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan yaitu berat dari 200 ml air = berat dari 200 gram air (ingat massa jenis air = 1 gr/cm³ = 1000 kg/m³).
Jawab :