ooleyshonesty.files.wordpress.com€¦ · Web viewSebuah ruangan berisi gas yang volumenya 10 cm3, tekanannya 2 atm. Jika kemudian volume dijadikan 5 cm3, berapakah tekanan gas

1. Sebuah ruangan berisi gas yang volumenya 10 cm3, tekanannya 2 atm. Jika kemudian volume dijadikan 5 cm3, berapakah tekanan gas sekarang, jika suhunya tetap?

Penyelesaian

Diketahui :

V1 = 10 cm3 = 10-5 m3

V2 = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3

P1 = 2 atm = 2 x 103 Pa Ditanya :

P2 = ………..? Jawab :

P1 V1 = P2 V2

(2)(10) = P2 (5)

P2 = 4 atm

2. Gas dalam ruang tertutup memiliki tekanan P, suhu T, dan volume V. jika tekanan diubah menjadi 2P dan volume menjadi 0,5 V, maka suhunya menjadi………. semula.

Penyelesaian

Diketahui :

P1 = PT1 = TV1 = VP2 = 2PV2 = 0,5 V

Ditanya :

T2 = ………….?

Jawab :

Jadi, suhu akhir sama dengan suhu awal.

3. Hitung volume 2 mol gas ideal dalam tekanan 1 atm dan suhu 270c (R = 0,082 L.atm mol-1 K-1)

Penyelesaian

Diketahui :

n = 2 molT = 27 + 273 = 300 KP = 1 atmR = 0,082 L.atm mol-1 K-1

Ditanya :

V = ………..?

Jawab :

P V = n R T(1)V = (2) (0,08) (300)

V = 49,2 lt4. Bila suatu gas mempunyai volume

200 cm3 pada temperatur 00c dan tekanan 2 atm. Bila temperatur menjadi 500c, sedangkan tekanan menjadi 4 atm, maka volume gas menjadi…….cm3.

Penyelesaian

Diketahui :

1 SMA N 1 Kedungwuni Fisika Kelas XI IPA 2

V1 = volume 200 cm3

P1 = 2 atmP2 = 3 atmT1 = 0 + 273 = 273 KT2 = 50 + 273 = 323 K

Ditanya :

V2 = ……………?

Jawab :

(323)( 4x102) = (819 x V2)

V2 = 157,75 cm3.

5. Jika tetapan boltzman k = 1,23 x 10-23 J/K, hitung energy kinnetik partikel gas helium pada suhu 270c!

Penyelesaian

Diketahui :

K = 1,23 x 10-23

T = 27 + 273 = 300 K

Ditanya :

Ek = ….. ?

Jawab :

6. Energi kinetik 1,5 mol gas dalam tangki bervolume 12,04 lt adalah 4 x 10-20 joule. Tentukan tekanan gas dalam tangki!

Penyelesaian

Diketahui :

n = 1,5 molV = 12,04 lt = 12,04 x 10-3m3

Ek = 4 x 10-20 Joule Ditanya :

P = …………..? Jawab :

N = n x Na= (1,5) (6,02 x 1023)= 9,03 x 1023

= Pa

7. Sebuah ruangan berisi gas yang volumenya 10 cm3, tekanannya 4 atm. Jika kemudian volume dijadikan 5 cm3, berapakah tekanan gas sekarang, jika suhunya tetap?

Penyelesaian


Diketahui :

V1 = 10 cm3 = 10-5 m3

V2 = 8 cm3 = 8 x 10-6 m3

P1 = 4 atm = 4 x 103 Pa Ditanya :

P2 = ………..? Jawab :

P1 V1 = P2 V2

(4)(10) = P2 (8)

P2 = 5 atm

8. Volume 4 mol gas pada suhu 1570C sebesar 0,1 m3, jika konstanta gas umum R = 8,31 J/mol K. bilangan avogadro NA = 6,02 x 1023 molekul /mol maka tekanan gas tersebut adalah…

Penyelesaian

Diketahui :

n = 4 mol

T = 157+273 = 430 K

V = 0,2 m3

R = 8,31 J/mol K

Na = 6,02 x 1023

molekul/mol

Ditanya :

P =…..?

Jawab :

P V = n R T

P x 0,2 = 4 x 8,31 x 430

P x 0,2 = 14293,2

= 71, 466N/m2


Penyelesaian

Diketahui :

K = 1,23 x 10-23

T = 27 + 273 = 400 K

Ditanya :

Ek = ….. ?

Jawab :

= 5,52x 10-21 J

10. Gas dalam ruang tertutup memiliki tekanan P, suhu T, dan volume V. jika tekanan diubah menjadi 4P dan volume


menjadi 0,5 V, maka suhunya menjadi………. semula.

Penyelesaian

Diketahui :

P1 = PT1 = TV1 = VP2 = 4PV2 = 0,5 V

Ditanya :

T2 = ………….?

Jawab :

T2= 2T

Jadi, suhu akhir sama dengan dua kali suhu awal.

11. Hitung tekanan, jika volume 1 liter mempunyai 4 mol gas ideal dan suhu 2270c (R = 0,082 L.atm mol-1 K-

1)

Penyelesaian

Diketahui :

n = 2 molT = 227 + 273 = 500 KV = 1 LiterR = 0,082 L.atm mol-1 K-1

Ditanya :

V = ………..?

Jawab :

P V = n R TP(1) = (4) (0,08) (500)

P = 160 lt

12. Tentukan energi kinetik rata-rata dan energi dalam 1 mol gas ideal pada suhu 200 K jika gas tersebut adalah gas monoatomik! Jika k = 1,38 x 10-23 J/K ; NA = 6,02 x 1023 molekul/mol.

Penyelesaian

Diketahui :

T = 200K

n = 1 mol

Ditanya :

Ek dan U jika gas monoatomik?

Jawab :

Gas monoatomik (f=3)

=( 4,14 X 10-21) J


= 2,49x 103 j

13. Hitung energi gas helium dalam suatu ruangan bersuhu 1770c yang terdiri dari 4mol gas , jika k = 1,38 x 10-23 J/K ; NA = 6,02 x 1023 molekul/mol.

Penyelesaian

Diketahui :

T = 177+273 = 450 Kk = 1,38 x 10-23 J/K

n = 4 mol

Na =6,02 x 1023

Ditanya :

E =……?

Jawab :

= 931,5 x 10-23 J

14. Energi dalam 2 mol gas diatomik adalah 1,806 x 104 joule. Jika k = 1,83 x 10-23 J/K dan NA = 6,02 x

1023 molekul/mol. Berapa suhu mutlaknya?

Penyelesaian

Diketahui :

n = 2 mol

Na =6,02 x 1023

k = 1,38 x 10-23 J/K

U = 1,806x 104J

Ditanya :

T =….?

Jawab :

15. Bila suatu gas mempunyai volume 100 cm3 pada temperatur 00c dan tekanan 1 atm. Bila temperatur menjadi 500c, sedangkan tekanan menjadi 2 atm, maka volume gas menjadi…….cm3.

Penyelesaian


Diketahui :

V1 = volume 100 cm3

P1 = 1 atmP2 = 2 atmT1 = 0 + 273 = 273 KT2 = 50 + 273 = 323 K

Ditanya :

V2 = ……………?

Jawab :

323 x 102 = 546 x V2

V2 = 59,2 cm3.

16. Di dalam sebuah ruangan tertutup dengan suhu 270c. gas ini dipanaskan sampai 1270c sambil diperbesar volumenya menjadi 4 kali volume semula, maka tekanan menjadi …….kalinya.

Penyelesaian

Diketahui :

T1 = 27 + 273 = 300 K

T2 = 127 + 273 = 400 K

V2 = 4V1

Ditanya :

P = ?

Jawab :

100 P1 = 300 P2

= 1 : 3

17. Di dalam bejana yang bervolume 1 m3 terdapat 5 mol gas. Jika energi kinetik rata-rata partikel gas 3 x 10-

20 J dan bilangan avogadro NA = 6,02 x 1023 mol-1, maka tekanan gas dalam bejana adalah ….

Penyelesaian

Diketahui :

V = 1 m3

n = 5 mol

Ek = 3.10-20J

NA = 6,02 x 1023mol-1

Ditanya :

P = ….?

Jawab :

N = n NA

= 5.6,02x1023


= 30,1 x 1023

= Ek

= 3.10-20

= 60,2 x 103 Nm-2

18. Energi rata-rata tiap molekul dari suatu gas pada suhu 200 K adalah 6,9 x 10-21 J, maka banyaknya derajat kebebasan yang dapat memberikan kontribusi energi pada sistem adalah …

Penyelesaian

Diketahui :

T = 200 K

E = 6,9 x 10-21

Ditanya :

F = …..?

Jawab :

= 5

19. Hitung volume 8 mol gas ideal dalam tekanan 1 atm dan suhu 270c (R = 0,082 L.atm mol-1 K-1)

Penyelesaian

Diketahui :

n = 8 molT = 27 + 273 = 300 KP = 1 atmR = 0,082 L.atm mol-1 K-1

Ditanya :

V = ………..?

Jawab :

P V = n R T(1)V = (8) (0,082) (300)

V = 196,8 lt

20. Volume 3 mol gas pada suhu 1570C sebesar 0,1 m3, jika konstanta gas umum R = 8,31 J/mol K. bilangan avogadro NA = 6,02 x 1023 molekul /mol maka tekanan gas tersebut adalah…

Penyelesaian

Diketahui :

n = 3 mol

T = 157+273 = 430 K

V = 0,1 m3

R = 8,31 J/mol K

Na = 6,02 x 1023

molekul/mol


Ditanya :

P =…..?

Jawab :

P V = n R T

P x 0,1 = 3 x 8,31 x 430

P x 0,1 = 10719,9

= 107,200 N/m2

21. Hitung energi gas helium dalam suatu ruangan bersuhu 2770c yang terdiri dari 4mol gas , jika k = 1,38 x 10-23 J/K ; NA = 6,02 x 1023 molekul/mol.

Penyelesaian

Diketahui :

T = 277+273 = 550 Kk = 1,38 x 10-23 J/K

n = 8 mol

Na =6,02 x 1023

Ditanya :

E =……?

Jawab :

= 1138,5 x 10-23 J

= 1,38 x 10-23 J/K

22. Di dalam sebuah ruangan tertutup dengan suhu 270c. gas ini dipanaskan sampai 1270c sambil diperbesar volumenya menjadi 4 kali volume semula, maka tekanan menjadi …….kalinya.

Penyelesaian

Diketahui :

T1 = 327 + 273 = 600 K

T2 = 527 + 273 = 800 K

V2 = 2V1

Ditanya :

P = ?

Jawab :

400 P1 = 600 P2


= 2 : 3

23. Energi kinetik 3 mol gas dalam tangki bervolume 12,04 lt adalah 4 x 10-20 joule. Tentukan tekanan gas dalam tangki!

Penyelesaian

Diketahui :

n = 3 molV = 12,04 lt = 12,04 x 10-3m3

Ek = 8 x 10-20 Joule Ditanya :

P = …………..? Jawab :

N = n x Na= (3) (6,02 x 1023)= 18,6 x 1023

= 1159,6x 106Pa


Penyelesaian

Diketahui :

K = 1,23 x 10-23

T = 527 + 273 = 800 K

Ditanya :

Ek = ….. ?

Jawab :

= 7, 36x 10-21 J

25. Hitung tekanan, jika volume 1 liter mempunyai 2 mol gas ideal dan suhu 1270c (R = 0,082 L.atm mol-1 K-

1)

Penyelesaian

Diketahui :

n = 2 molT = 127 + 273 = 300 KV = 1 LiterR = 0,082 L.atm mol-1 K-1

Ditanya :

V = ………..?

Jawab :

P V = n R TP(1) = (2) (0,08) (400)

P = 64 lt

26. Suatu mesin kalor menghasilkan kalor sebesar 8000 Joule dan


melakukan kerja sebesar 3000 Joule. Berapakah efisiensi mesin tersebut ?

Diket : Q = 8000 J

W = -3000 J

Dit :

Jawab

= x 100%= x 100%

= - = 37,5%

27. Tentukan efisiensi ideal suatu mesin kalor yang temperatur kerjanya antara 500 oC dan 300 oC

Penyelesaian

Diket : T1 = 500 + 273 =7730K

T2 = 300 + 273 = 5730K

Dit :

Jawab

( 1 – ) x 100%

( 1 – ) x 100%

x 100% = 25,8%

28. Temperatur pembuangan suatu mesin kalor = 200 oC. Jika efisiensi carnot = 30 %, berapakah temperatur masukan mesin kalor tersebut ?

Diket : T2 = 200 + 273 = 4730K

Dit : T1 = ?

Jawab

( 1 – )

= 1-


T1 = = 675 K

=675 – 273 = 4020C

29. Dalam suatu proses, suatu sistem menerima panas 3000 kal dan melakukan kerja 3000 J. Hitunglah perubahan energi dalamnya ?

Penyelesaian

Diketahui :

Q = 3000 Kal = 126000 J

W = -3000 J

Ditanya :

ΔU =… ?

Jawab :

ΔU = Q-W

= 12600 + 3000

= 15600 J

30. Suatu mesin kalor menghasilkan kalor sebesar 8000 Joule dan melakukan kerja sebesar 4000 Joule. Berapakah efisiensi mesin tersebut ?

Diket : Q = 8000 J

W = -4000 J

Dit :

Jawab

= x 100%

= 50%

31. Tentukan efisiensi ideal suatu mesin kalor yang temperatur kerjanya antara 400 oC dan 200 oC

Penyelesaian

Diket : T1 = 400 + 273 =6730K

T2 = 200 + 273 = 4730K

Dit :

Jawab


( 1 – ) x 100%

32. Berapakah kerja yang dilakukan oleh gas ideal yang memuai secara isotermal hingga volumenya berubah dari 2 liter menjadi 20 liter ? Tekanan awal gas = 20 atm

Penyelesaian

Diketahui :

V1 = 2 lt

V2 = 20 lt

P = 20 atm

Ditanya :

W =….?

Jawab :

W = P ΔV

W = P(V2-V1)

= 20 (20-2)

= 20 . 18

= 360 L atm

33. Dalam suatu proses, suatu sistem menerima panas 7000 kal dan melakukan kerja 7000 J. Hitunglah perubahan energi dalamnya ?

Penyelesaian

Diketahui :

Q = 7000 Kal = 29400 J

W = -7000 J

Ditanya :

ΔU =… ?

Jawab :

ΔU = Q-W

= 29400 + 7000

= 36400 J

34. Suatu proses mengalami perubahan energi dalam 500 J dan sistem tersebut melakukan kerja 900 J. Berapa kalori panas yang diterima oleh sistem tersebut ?

Penyelesaian

Diketahui :

ΔU = 500 J


W = -900 J

Ditanya :

Q = ………..?

Jawab :

ΔU = Q-W

500 = Q + 900

Q = -400 J

= -95,26 kal

35. Suatu gas mengalami pemuaian isothermal ( proses AB ) kemudian dilanjutkan dengan proses pemampatan isobarik ( BC ) lalu proses isokhorik ( CA ).

Hitunglah !

a. Usaha gas pada proses AB jika VA = 40 cm3, VB = 60 cm3, TA = TB = 285 K ( n = 10-2 Mol )

b. Usaha gas kalau PA = 2 atm, VA = 40 cm3, VB = 80 cm3

Penyelesaian

Jawab :

a. WAB = n R T ln (VA/VB)

= 10-2 . 6,02 . 1026 . 285 . In . (60/40)

= 6,02 . 1024 . 285 . ln . (3/2)

= 9477,96 J

b. W = P (VB - VA)

= 2. 1,01 . 105 . (80-40) 10-6

= 80,8 J


36. Suatu proses mengalami perubahan energi dalam 700 J dan sistem tersebut melakukan kerja 1200 J. Berapa kalori panas yang diterima oleh sistem tersebut ?

Penyelesaian

Diketahui :

ΔU = 500 J

W = -900 J

Ditanya :

Q = ………..?

Jawab :

ΔU = Q-W

700 = Q + 1200

Q = -500 J

= -119, 04 kal

37. Suatu gas ideal mengalami pemuaian pada tekanan tetap sebesar 4 atm dari 200 mL sampai 600 mL. Selanjutnya kalor dibiarkan mengalir keluar dari gas pada volume konstan hingga tekanan dan suhu gas kembali seperti semula. Tentukan

kerja yang dilakukan oleh gas selama proses

Diket : P = 4 atm

V1 = 0,2 L

V2 = 0,6 L

Dit : W = ?

Jawab

W = P ΔV

W = P(V2-V1)

= 4(0,6-0,)

= 2,4x104 J

38. suatu gas dalam ruang tertutup dipanasi sehingga gas memuai dan melakukan usaha luar sebesar 1.400 J. bila selama pemuaian gas menyerap kalor sebanyak 1.600 J, berapakah kenaikan energi dalam gas adalah …

Diket : ΔW = 1400 J

ΔQ = 1600 J

Dit : ΔU =… ?

Jawab

ΔQ = ΔW + ΔU


1600 = 1400 + ΔU

ΔU = 1600 -1400

=200 J

39. suatu gas volumenya 0,06 m3. Secara perlahan volume gas itu naik pada tekanan tetap 200.000 N/m2 sehingga menjadi 3 kali semula. Usaha luar yang dilakukan gas tersebut adalah …

diket : V1 = 0,06 m3

V2 = 3. 0,06 = 0,18 m3

P = 2x105 N/m2

Dit : W = ?

Jawab

W = P ΔV

W = P(V2-V1)

= 2x105 (0,18-0,06)

= 2,4x104 J

40. Suatu gas volumenya 0,5 m3

perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap sehingga volumenya menjadi 1,5 m3. Jika usaha luar gas tersebut 6x105 J, maka tekanan gas adalah …

diket : V1 = 0,5 m3

V2 = 1,5 m3

W = 6x105 J

Dit : P = ?

Jawab

W = P ΔV

6x105 J = P(V2-V1)

= (1,2x105)(1,5-0,5)

= 6x105 Pa

41. mesin Carnot bekerja antara suhu 200 K sampai 500 K. Tentukan efisiensi mesin tersebut!

Diket : T1 =2000K

T2 = 5000K

Dit :

Jawab

( 1 – ) x 100%

( 1 – ) x 100%

= 60%

42. Suatu gas ideal mengalami pemuaian pada tekanan tetap


sebesar 2 atm dari 400 mL sampai 1200 mL. Selanjutnya kalor dibiarkan mengalir keluar dari gas pada volume konstan hingga tekanan dan suhu gas kembali seperti semula. Tentukan kerja yang dilakukan oleh gas selama proses

Diket : P = 2 atm

V1 = 0,4 L

V2 = 1,2 L

Dit : W = ?

Jawab

W = P ΔV

W = P(V2-V1)

= 2(0,4-1,2)

= 160x 10-2 J

43. Jika kalor sebanyak 4000 kal ditambahkan pada sistem, sedangkan sistem melakukan kerja 2000 Joule, berapakah perubahan energi dalam sistem ?

Diket : Q = 4000 kal = 16800 J

W = -2000 J

Dit : ΔU = …?

Jawab

ΔU = Q-W

= 16800 + 2000

= 18800 J

44. Sebuah mesin melakukan usaha sebesar 15000 J, sedangkan kalor yang diserap mesin 45000 J. Hitunglah efisiensi mesin !

diket : W = 15000 J

Q = 45000 J

Dit :

Jawab

= x 100%= x 100%

= 33,33%

45. suatu sistem menerima panas 5000 kal dan melakukan usaha 5000. Hitung perubahan energi dalam jika 1 kal = 4,2 J !

diket : Q = 5000 kal = 21000 J

W = -5000 J

Dit : ΔU = …?

Jawab16 SMA N 1 Kedungwuni Fisika Kelas XI

IPA 2

ΔU = Q-W

= 21000 + 5000

= 26000 J

46. suatu gas sebanyak 2 mol memuai secara isotermal pada suhu 1770, dari 0,12 m3 menjadi 0,24 m3.tentukan usaha yang dilakukan gas tersebut jika R= 8,31 J/mol; ln = 0,7 !

diket : n = 2 mol

T = 177 + 273 = 450 K

V1 = 0,12 m3

V2 = 0,24 m3

Ln = 0,7

R = 8,31 J/mol

Dit : W = ?

Jawab

W = n R T ln

= 2.8,31.450. ln

= 2.8,31.450. ln 2

= 5183 J

47. Pada tekanan 1,2 atm terjadi proses isobarik yang mengakibatkan perubahan volume gas dari 2,4 m3 menjadi 4,5 m3. Hitunglah usaha yang dilakukan gas selama proses ini (1atm=105 Pa).

Penyelesaian

Dit: P = 1,2 atm

V1 = 2,4 m3

V2 = 4,5 m3

Ditanya : W = …?

Jawab

W = P ΔV

= P(V2-V1)

= (1,2x105)(4,5-2,4)

= 2,25x105 J

48. Gas yag memiliki tekanan tetap 4 atm, 0,3 lt gas dipanaskan sehingga menjadi 0,7 lt. tentukan usaha yang dilakukan oleh gas!

Penyelesaian

Diket : P = 4 atm = 4x105 Pa

V1 = 0,3 liter = 3x10-4 m3

V2 = 0,7 liter = 7x10-4 m3

Dit : … ?


Jawab

W = P (V2- V1)

= ( 4x105 )(( 7x10-4)-( 3x10-4))

= ( 4x105 )( 4x10-4 ) =160 J

49. Sebuah mesin menerima 1000 Joule kalor dan menghasilkan 400 Joule kerja pada setiap siklus. Mesin ini bekerja di antara suhu 500 oC dan 200 oC. Berapakah efisiensi sebenarnya dan efisiensi ideal mesin ini ?

Penyelesaian

Diket : Q = 1000 J

W = 400 J

T1 = 500 + 273 =7730K

T2 = 200 + 273 = 4730K

Dit :

sebenarnya = x 100%

x 100%

( 1 – ) x 100%

( 1 – ) x 100%

x 100% = 38,8%

Penyelesaian

Diketahui :

Ditanya :

Jawab :

50. Mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi memiliki suhu 600 K mempunyai efisensi sebesar 30 %. Jika kita menginginkan agar efisiensinya


naik menjadi 50 %, suhu reservor tinggi harus dinaikkan menjadi berapakah ?

Diket : T1 = 6000K

Dit : T1’ = ?

Jawab

( 1 – ) x 100%

1 –

1 –

x 600

= 420 K

( 1 – ) x 100%

= 1 –

= 1 –

=

T2 = x T1’

= x 420

= 201K



1. Sebuah peti berukuran 2 m x 3 m x 4 m memiliki massa jenis 3000 kg/m3. Jika g = 10 m/s2, hitung :a) Berat petib) Tekanan maksimum pada tanahc) Tekanan minimum pada tanah

Penyelesaian

Diketahui :

V peti = 2 m x 3 m x 4 m

= 24 m3.

peti = 300 kg/m3.

g = 10 m/s2.

Ditanya :

a) W petib) P maxc) P min

Jawab :

a) m = . V= 3000 . 24

= 72.000 kg

w = m . g

= 72 . 103 . 10

= 72. 104 kg

b) P max =

=

=


= 12 . 104 Pa

c) P min =

=

=

= 6 . 104 Pa

2. a. seorang wanita yang mempunyai massa 50 kg meletakkan seluruh berat badannya pada salah satu hak sepatunya ketika berjalan diatas lantai kayu. Luas alas hak sepatunya 1 cm2 . hitung tekanannya ketika berjalan diatas lantai.

b. Seekor gajah bermassa 1 ton (1000 kg) meletakkan seluruh berat badannya pada kedua kakinya ketika berjalan diatas lantai kayu. Luas alas tiap kakinya adalah 250 cm2 . hitung tekanan gajah ketika berjalan diatas lantai.

c. Manakah yang lebih merusak lantai kayu, wanita atau gajah ? (g = 10 m/s2)

Penyelesaian

a. P = = = 5 . 106 Pa.

b. Diketahui : m = 1000 kg

w = 10.000 N

A = 250 cm2 x 2 = 500 cm2

= 5 . 10-2 m2

Ditanya :

P = ?

Jawab :


P = = = 2 . 105 N/m2.

c. g = 10 m/s2.Tekanan hak sepatu wanita lebih merusak kayu karena tekanan wanita > gajah.

3. Gunakan g = 9,8 m/s2

Hitung tekanan hidrostatis pada kedalaman 75 cm di dalam :

a) air (massa jenis = 1000 kg/m3 );b) minyak (massa jenis = 800 kg/m3 );c) raksa ( massa jenis = 13 600 kg/m3 ).

Penyelesaian

Diketahui :

g = 9,8 m/s2.

h = 75 cm

= 0,75 m

Ditanya :

a. Ph air ( air = 1000kg/m3)b. Ph minyak ( minyak = 800 kg/m3)c. Ph raksa ( raksa = 13.600 kg/m3)Jawab :

a. Ph = . g . h= 1000 . 9,8 . 0,75

= 7350 N/m2

= 7350 Pa

b. Ph = . g . h= 800 . 9,8 . 0,75

= 5880 N/m2

= 5880 Pa


c. Ph = . g . h= 13.600 . 9,8 . 0,75

= 99.960 N/m2

= 99.960 Pa

4. Berapa jauh Anda harus harus menyelam agar mengalami tekanan hidrostatis 1 atm ( 101 321 Pa )Penyelesaian

Ph = air . g . h

h =

=

= 10,33 m.

5. Hitunglah tekanan dalam kedalaman 3 m di dalam sebuah danau jika tekanan atmosfer:a. Diabaikanb. Diperhitungkan

Penyelesaian

Diketahui :

h = 3 m

g = 9,8 m/s2

Po = 1,01 . 105 Pa

air = 100 kg/m3

Ditanya :

a. P diabaikanb. P dihitungJawab :

a. Diabaikan


P = . g . h

= 100 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 3 m

= 29,4 . 103 Pa

b. DihitungP = Po + . g . h

= 1,01 . 105 Pa + 29,4 . 103 Pa

= 1,304 . 105 Pa

6. Berapakah kedalaman danau yang memiliki tekanan 2,5 atm? 1 atm = 1,01 × 105 Pa.Penyelesaian

Diketahui :

P = 2,5 atm

= 2,5 (1,01 . 105)

= 2,525 . 25 . 104

= 63,125 . 104

= 631.250

Ditanya :

h = ?

Jawab :

P = Po + . g . h

. g . h = P – Po

h =

=

= 15,5 m


7. Pipa U pada gambar di samping berisi minyak dan raksa. Tinggi kolom minyak 15 cm dan selisih tinggi raksa pada kedua kaki adalah h . Jika massa jenis minyak 800 kg/m3 dan raksa 13 600 kg/m3 , hitung h .Penyelesaian

Diketahui :

h minyak = 15 cm

minyak = 800 kg/m3

raksa = 13.600 kg/m3

Ditanya :

hB = ?

Jawab :

PA = PB

Po + minyak.g .hA = Po + raksa.g.hB

minyak hA = raksa hB

800 . 15 = 13.600 hB

12.000 = 13.600 hB

hB =

= 0,88 cm

8. Sebuah pompa hidrolik memiliki pengisap kecil yang diameternya 10 cm dan pengisap besar yang diameternya 25 cm. Jika pengisap kecil ditekan dengan gaya F, pada pengisap besar dihasilkan gaya 1200 N. Hitunglah besar gaya F.Penyelesaian

Diketahui :

D1 = 10 cm

D2 = 25 cm

F2 = 1.200 N26 SMA N 1 Kedungwuni Fisika Kelas XI

IPA 2

Ditanya :

F1 = ?

Jawab :

=

=

=

. 625 = 120.000

=

= 192 N

9. Pada sistem yang tampak pada gambar, silinder kiri L luas penampangnya 800 cm2 dan diberi beban 600 kg. Pengisap kanan S, luas penampangnya 25 cm2 sedang beratnya dapat diabaikan. Sistem diisi oli dengan ρ = 0,80 g/cm3. Supaya system seimbang maka besar F adalahPenyelesaian

Diketahui :

AL = 800 cm2

= 800 x 10-4 m2

As = 25 cm2

= 25 x 10-4 m2

oli = 0,80 gr/cm3

= 800 kg/m3

Ditanya :

F = ?


Jawab :

P1 = P2

= g h

= +800.10. 8

= +64.000

= +64 . 103

6000 . 25 . 10-4 = .800.10-4+64.103

800 = 150.000 + 64.000

800 = 214.000

=

= 2.675 N

10. Sebuah balok dengan ukuran 0,2 m × 0,1 m × 0,3 m digantung vertikal dari seutas kawat ringan. Tentukan gaya apung pada balok jika balok itu:

a. dicelupkan seluruhnya dalam minyak ( ρ = 800 kg/m3 );b. dicelupkan 3/4 bagian dalam air ( ρ = 1000 kg/m3 );c. dicelupkan 1/5 bagian dalam raksa ( ρ = 13 600 kg/m3 ).Penyelesaian

Jawab :

a. Fa = m . v . g= 800 . 6 . 10-3 . 10

= 48 N

b. Fa = a . g . Vz

= 103 . 10 . ¾ Vk


= 104 . ¾ . 6 . 10-3

= 45 N

c. Fa = raksa . v .g= 13600 . 1/5 (Vk) g

= 13600 . 1/5 . 6 .10-3 . 10

=163,2 N

11. Berat sebuah benda ketika ditimbang di udara adalah 6,0 N, tetapi ketika ditimbang di dalam suatu cairan adalah 4,2 N. Jika massa jenis benda adalah 3000 kg/m3, tentukan massa jenis fluida. Diket. :

Wu = 6,0 N

Wz = 4,2 N

b = 3000 kg/m3

Ditanya : z : ?

Jawab :

Fa = Wa – Wz

= 6 – 4,2

= 1,8 N

=

= 900 kg/m3


12. Sebuah balok alumunium tidak berongga yang massanya 1 kg digantung pada kait sebuah neraca pegas. Jika massa jenis alumunium 2,5 × 103 kg/m3, berapa hasil bacaan neraca pegas ketika balok alumunium:

a. di udarab. tercelup seluruhnya di dalam air

Penyelesaian

Diketahui :

m = 1 kg

alcohol = 2,5 . 103 kg/m3

V = = = 4.10-4m3

Ditanya :

a. Tudara = ?b. Tair = ?

Jawab :

a. Wu = m . g= 1 . 10

= 10 N

T-Wu = 0

T = Wu

T = 10 N

b.T + FA = Wb

FA =

= 103 . 10 . 4 . 10-4

= 4 N


T + FA = Wb

T = 10 - 4

= 6 N

13. Sebuah benda dicelupkan ke dalam alkohol ( ρ = 0,9 g/cm3 ). Jika ⅓ bagian benda muncul dipermukaan alkohol, berapakah massa jenis benda itu? Penyelesaian

Diketahui :

alcohol = 0,9 g/cm3

Ditanya :

benda = ?

Jawab :

benda =

= 0,9 . 103 . 2/3

= 600 kg/m3

14. Balok yang tingginya 20 cm dan massa jenisnya 0,75 g/cm3 mengapung diatas cairan yang massa jenisnya 1,2 g/cm3. Berapakah tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair?Penyelesaian

Diketahui :

h = 20 cm

b = 0,75 gr/cm3

f = 1,2 gr/cm3

Ditanya :

h muncul dipermukaan?

Jawab :


b =

b =

b . hb = f . hbf

hbf =

=

= 12,5 cm (yang tercelup)

hb yang muncul dipermukaan

h = 20 – 12,5 = 7,5 cm

15. 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 massa jenis minyak = 0,8 g permukaan minyak. Jika /cm3, maka massa jenis benda tersebut adalah ( dalam g/cm3 ).

b =

= 0,8 . 1/3 + 1. ½

=

=

= 0,77 gr/cm3

16. Sebuah kayu bermassa 2,06 kg ( ρk = 0,50 g/cm3 ) mengapung di air. Berapakah massa timah hitam minimum yang harus di gantung pada kayu agar kayu tersebut tenggelam? Penyelesaian

Diketahui :


mkayu = 2,06 kg

ρkayu = 0,50 gr/cm3 (mengapung di air)

Dit : mtimah = ??? agar kayu tenggelam.

Jawab :

ρ timah = 11,3 gr/cm3 = 11,3 . 103 kg/m3

ρair = 1000 kg/m3

mgab. = ρgab x vgab

(mk + mt) = (ρk + ρt) V

Vk = = = 4,12 . 10-3 m3

Mt = ρt . vt

ρ gab. =

ρgab = ρf

fkayu + ftimah =

5 . 102 + 11,3 . 103 =

11,8 . 102 (4,12 . 10-3 + Vt) = 2,06 + 11,3 . 103 Vt

48,6 + 11,8 . 103 Vt = 2,06 + 11,3 . 103 Vt

11,8 . 103 Vt – 11,3 . 103 Vt = 2,06 – 48,6

0,5 . 103 Vt = - 46,5


Vt =

= 0,09 m/s

17. Sebuah silinder logan berongga tingginya 20 cm dan massanya 4 kg, mengapung di atas larutan garam yang massa jenisnya 1,5 g/cm3. Diameter silinder adalah 0,2 m. Berapakah massa minimum cairan timah hitam yang dapat dimasukkan ke dalam silinder berongga itu, sehingga silinder tenggelam ? ( Massa jenis timah hitam = 11,3 g/cm3 ).

Tips untuk no. 17 :

Untuk benda berongga, volum gabungan antara benda berongga dan benda yang di masukkan ke dalam rongga = volum benda berongga.

PenyelesaianDiketahui :h1 = 20 cm = 0,2 mm1 = 4 kg

garam= 1,5 g/cm3 = 1,5 103 kg/m3

D = 0,2 mtimah = 11,3 g/cm3

Ditanya :Mmin = ?Jawab :Syarat tenggelam :

1. W > Fa2. Pb >

m2 =m2 = 11300 V2

Vb =

= 0,025 m3

=

=

=


4 + 11300 V2 = 1500 . 0,025= 37,5

11300 V2 = 37,5 – 411300 V2 = 33,5

V2 =

V2 = 0,002m2 = 11.300 V2

= 11.300 . 0,002m2 = 22,6 kg

18. Hidrometer terbenam 22,8 cm ketika dicelupkan di dalam suatu tong ragi. Berapakah massa jenis ciran dalam tong? Penyelesaian

Diketahui :

h = 22,8 . 10-2 m

A = 2 . 10-4 m2

mH = 0,045 kg

Ditanya :

f = ?

Jawab :

hbf =

f =

=

=

= 0,9868 . 103 kg/m3


19. sebuah balon yang volume totalnya 50 m3 diisi hydrogen dengan ρ = 0,08 kg/m3 . Jika ρudara = 1,3 kg/m3, hitung gaya angkat balon percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2.

(yang dimaksud gaya angkat balon adalah selisih antara gaya apung dengan berat benda).

Penyelesaian

Diketahui :

Vtot = 50 m3

hydrogen = 0,08 kg/m3

udara = 1,3 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Ditanya :

Fangkat = ?

Jawab :

Mhidrogen = h . Vtot

= 50 . 8 . 10-2

= 400 . 10-2 kg

Mtot balon = mbalon + mgas

= 6 +4 = 10 kg

Wbalon tot = m . g

= 10 . 9,8 = 98 N

FA = Vb . f . g

= 637 N

Fangkat = FA – W

= 637 – 98

= 539 M


20. jika pembuluh xylem (pipa kecil yang mengangkut bahan makanan dari tanah ke bagian atas sebuah pohon) memiliki radius 0,0010 cm, hitunglah ketinggian air yang akan naik. Anggaplah sudut konak 0o,tegangan permukaan air = 0,072 N/m, dan g = 9,8 m/s2. Penyelesaian

Diketahui :r = 0,0010 cm = 10-5 mθ = 0o

γ= 0,072 N/mg = 9,8 m/s2

Ditanya :

y = ?

Jawab :

y = =

= 14,69 m = 15 m

21. Sebuah kelereng dengan garis tengah 1 cm dijatuhkan bebas dalam oli yang berada dalam sebuah tabung. Tentukan kecepatan terbesar yang dapat dicapai kelereng tersebut dalam oli. Massa jenis oli 800 kg . m-3, koefisien kovsefitas oli 30 x 10-3 Pa s. massa kelereng 2,6 x 10-3 kg m-

3, dan percepatan gravitasi 10 m s-2 Penyelesaian

Diketahui :

r = 5 . 10-2 m

oli = 800 kg/m3

= 30 . 10-3

kel = 2,6 103 kg/m3

g = 10 m/s

Ditanya :

Vt = ?


Jawab :

Vt =

=

=

= = 3,3 m/s

22. Sebuah pipa panjang memilki penampang berbeda pada empat bagian (lihat gambar). Luas penampang pipa pada bagian 1, bagian 2, bagian 3 berturut-turut adalah 150 cm2, 100 cm2 dan 50 cm2. Kecepatan aliran air pada bagian 1 adalah 8,0 m/s, sedangkan pada bagian 4 adalah 4,8 m/s. hitunglah;a. Debit air pada tiap-tiap penampang tersebut;b. Luas penampang pipa pada bagian 4;c. Kecepatan aliran pada bagian 2 dan bagian 3.Penyelesaian

Diketahui :

A1 = 150 cm2

V4 = 4,8 m/s

A3 = 50 cm2

A 2 = 100 cm 2

V1 = 8,0 m/s

A1. V1 = A2. V2 = A3. V3 = A4. V4

Q1 = Q2 = Q3 = Q4


Ditanya :

Q = ? tiap penampang

A4 = ?

V2 dan V3 = ?

Jawab :

a. Q1 = A1. V1

= 150 . 10-4 m2. 8 m/s

= 1200 . 10-2 m3/s

= 0,12 m3/s

Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = 0,12 m3/s

b. Q4 = Q1

A4. V4 = 1200 . 10-2 m3/s

A4 = = 2,5 . 10-2 m2

c. V2= = = 12 m/s

V3 = = = 24m/s

23. Sebuah pipa memiliki dua penampang yang berbeda. Diameter masing-masing penampang adalah 15 cm dan 10 cm. Jika kecepatan aliran pada penampang kecil 9,0 m/s, berapa kecepatan aliran pada penampang besar?Penyelesaian

Diketahui :

d1 = 15 . 10-2 m

d2 = 10 . 10-2 m


V2 = 9 m/s

Ditanya :

V1 = ?

Jawab :

d1 = A1

15 10-2 = 15 cm

A1 = r2

= ( ½ d )2

A2 = ¼ d12

A1V1 = A2V2

¼ d12 . V1 = ¼ d2

2 . V2

(15 . 10-2)2.9 = (10 . 10-2)2.V2

225.10-4.9 = 100.10-4.V2

V2 =

= 20,25 m/s

24. Air terjun setinggi 8 m dimanfaatkan untuk memutar turbin listrik mikro hingga dibangkitkan daya keluaran generator sebesar 120 kW.Jika efisiensi generator adalah 15%, tentukan debit air terjun tersebut.Penyelesaian

Diketahui :

h = 8 m

P = 120

Ditanya :

Q = ?


Jawab :

P = 15% Q g h

120.000 = 0,15 . 103 . Q . 10 . 8

Q =

25. sebuah pompa air 100 watt menyedot air dari kedalaman 9 meter. Air disalurkan oleh pompa melalui sebuah pompa dan ditampung dalam sebuah bak berukuran 0,5 m3. Bak tersebut penuh setelah dialiri selama 15 menit. Tentukan efisiensi pompa tersebut.Penyelesaian

Diketahui :

Plistrik = 100

h = 9 m

v = 0,5 m3

t = 15 menit

= 15 . 60

= 900 s

Ditanya :

= ?

Jawab :

Plistrik = . Pair

Plistrik = . gh

100 = . 1000 . 5,5 . 10-4 . 10 . 9

100 = . 49,5


=

= 202 %

26. Sebuah pipa horizontal yang liuas penampangnya 10 cm2 disambung dengan pipa horizontal lain yang luas penampangnya 50 cm2. Kelajuan air dalam pipa kecil adalah 6,0 m/s dan tekanan air disana 200 kPa.a. Berapa kelajuan air dalam pipa besar?b. Berapa tekanan air dalam pipa besar?c. Berapa debit air yang melalui pipa besar?d. Berapa liter air yang melalui pipa besar dalam 1 menit?Catatan: 1 m3 = 1000 dm3 = 1000 L

Penyelesaian

Diketahui :

A1 = 2 r

10 = 2 r

10 = 6,28 r

r =

= 1,6 cm

d1 = 3,2 cm

A2 = 2 r

50 = 2 r

50 = 6,28 r

r =

= 7,9

d2 = 15,8


Ditanya :

a. V2 = ?b. P2 = ?c. Q2 = ?d. Qper menit= ?

Jawab :

a. V2

b. = 100 kg m3 & g = 10 m/s2

P2+½PV22+ gh2=P1+½PV1

2+ h1

P2+½PV22+0 = P1+½PV1

2+0

P2= P1+ ½ P1+½ (V12-V2

2)

=2.105+ ½ 1000(62-(0,24)2)

=2.105+500(36-0,05)

=2.105+500(35,95)

=2.103+17,9 . 103

=2,179 . 105 Pa

c. Q2 = A2V2

=5 . 10-3 .0,2443 SMA N 1 Kedungwuni Fisika Kelas XI

IPA 2

=12 . 10-4 . m3/s

d. Qper menit= 12 . 10-4 . m3/s

=12 . 10-4 . 10 103/s

=1,2 L/s

=72 L

27. Air mengalir dari lantai pertama sebuah rumah bertingkat dua melalui pipa yang diameternya 2,80 cm. Air dialirkan kekamar mandi dilantai kedua melalui sebuah keran yang diameter pipanya 0,700 cm dan terletak 3,00 m diatas pipa lantai pertama. Jika kelajuan air dalam pipadilantai pertama adalah 0,150 m/s dan tekanannya 1,80 x 105 Pa, tentukan:a. Kelajuan air dalam pipa yang mensuplai keran;b. Tekanan dalam pipa tersebut.Penyelesaian

Diketahui :

D1 = 2,8 cm

D2 = 0,7 cm

h2 = 3 m

v1 = 0,15 m/s

p1 = 1,8 . 105 Pa

Ditanya :

a. V2 = ?b. D2 = ?

Jawab :

a. V2 =

=

= 2,4 m/s

b. P2+½ V22+ gh2=P1+½ V1

2+ gh1


P2+½PV22+ gh2= P1+½ V1

2+0

P2= P1+ ½ (V12-V2

2)- gh2

= 1,8 . 105Pa + ½ 1000 (0,152-2,42) – 1000 . 10 . 32

= 1,8 . 105 – 0,28 . 104 – 3 . 104

=1,46 105

28. Sebuah wadah diisi dengan air sampai kedalaman H = 2,5 m. Wadah disegel dengan kuat dan diatas air terdapat udara pada tekanan p1 = 1,34 x 105 Pa ( lihat gambar). Sebuah lubang dibor pada ketinggian 1,0 m diatas dasar wadah.a. Hitunglah kelajuan semburan pertama air keluar dari lubang;b. Jika segel bocor sehingga udara diatas air terbuka terhadap atmosfer, hitunglah kelajuan

semburan sekarang.Ambil p0 = 1,01 x 105 Pa dan g = 10m/s2.

Penyelesaian

Diketahui :

H = 2,5 m

p1 = 1,34 x 105 Pa

ketinggian 1,0 m

p0 = 1,01 x 105 Pa

g = 10m/s2.

Ditanya :

a. V2 = ?b. Jika segel terbuka hitung V

Jawab :

a. V22 =

=

= 2,68 . 102


V2=

= 16,37 m/s

b. V =

=

= = 5,4 m/s

29. Semburan air keluar secara mendatar dari sebuah lubang didekat dasar tangki pada gambar. Jika lubang memiliki diameter 3.50 mm, hitung:

a. Ketinggian h dari permukaan air dalam tangki;b. Debit air yang memancar keluar lubang.

Ambil = dan g = 9,8 m/s2

Penyelesaian

Diketahui :

D = 3,5 . 10-3 m

H = 1 m

X = 0,6 m

g = 9,8 m/s2

Ditanya :

h = ?

Q = ?

Jawab :

a. X =

0,6 =

0,6 =


0,62 = 4h

0,36 = 4h

h = 0,09 m

b. V =

=

=

= 4,4 m/s

A =

=

= 2,75 10-6

Q = AV

= 2,75 10-6 . 4,4

= 12,1 . 10-6 m3/s

30. Air mengalir dalam venturimeter seperti pada gambar contoh. 7.18. pipa horizontal yang penampangnya lebih besar memiliki diameter 2 kali diameter pipa yang menyempit. Jika beda ketinggian air dalam tabung 1 dan tabung 2 adalah 30 cm,

a. Berapa kelajuan aliran air dalam pipa 1?b. Berapa kelajuan aliran air dalam pipa 2?(percepatan gravitasi = 9,8 m. s2).

Penyelesaian

Diketahui :

D1 = 2xD2

Ah = 30 . 10-2 m

Ditanya :


a. V1 = ?b. V2 = ?

Jawab :

a. V1 =

=

= 1,4 m/s

b. V2 =

=

= 2,8 m/s

31. Debit air yang melalui sebuah pipa air adalah 3000 cm3/s. Luas penampang pipa utama dan pipa yang menyempit dari sebuah venturimeter masing-masing 40 cm2. Jika massa jenis raksa = 13,6 x 103 kg/m3 dan g = 10 m/s2, tentukan :

a. Kelajuan air pada pipa utama dan pipa yang menyempit;b. Beda tekanan air antara kedua pipa tersebut;c. Beda ketinggian raksa dalam kedua kaki manometer.

Penyelesaian

Diketahui :

A1 = 8 . 10-2m

m2 = 600 kg

As = 25 . 10-4 m

oli= 0,8 . 103kg/cm3

Ditanya :


F = ?

Jawab :

P1 = P2

75.000 = 400F + 64.000

400F = 11.000

F =

32. Tabung pitot seperti pada gambar 7.77 digunakan untuk mengukur kelajuan aliran gas yang massa jenisnya 0,0068 g/cm3. Manometer diisi dengan raksa. Jika beda tinggi raksa pada kedua kaki Manometer adalah 4,5 cm dan g = 9,8 m/s2, tentukanlah :

a) Beda tekanan antara α dan βb) Kelajuan aliran gas tersebut.

Penyelesaian

Diketahui :

= 6,8 kg/m3

`= 13,6 . 103

g = 9,8 m/s2

h = 4,5 . 10-2m

Ditanya :

a. Beda tekanan a& b?b. Kelajuan aliran gas?

Jawab :

a. Pb – Pa = `gh= 13,6 .103.9,8.4,5 . 10 -2

= 6 . 103 Pa

b. V2 =


=

V =

= 42 m/s

33. Sebuah pesawat terbang bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian atas dan bagian bawah sayap yang luas permukaannya 60 m2 bergerak dengan kelajusn masing-masing 320 m/s dan 290 m/s. berapa besar gaya angkat pada pesawat tersebut? (Massa jenis udura 1.3 kg/m3).Penyelesaian

Diketahui :

A = 60 m2

V2 = 320 m/s

V1 = 290 m/s

= 1,3 kg/m3

Ditanya :

F1-F2 = ?

Jawab :

F1-F2 = ½ (V22-V1

2)A

= ½ 1,3 (3202-2902)60

= 1,3 (102400-84100) 30

= 7.137 . 102 N


Kumpulan Latihan Soal & Pembahasan 09/10

51 SMA N 1 Kedungwuni XI IPA 2

Documents

ooleyshonesty.files.wordpress.com€¦ · Web viewSebuah ruangan berisi gas yang volumenya 10 cm3, tekanannya 2 atm. Jika kemudian volume dijadikan 5 cm3, berapakah tekanan gas