Fisika SMA - Fluida

BAB IFLUIDA

1.1 Pengertian Fluida

Fluida adalah zat yang dapat mengalir, yang terdiri dari zat cair dan gas. Ada fluida yang tak mengalir dan ada fluida yang mengalir. Ilmu yang mempelajari fluida yang tak mengalir disebut hidrostatika dan ilmu yang mempelajari fluida yang mengalir disebut hidrodinamika.

1.2 Fluida Tak Mengalir

a. Massa jenis ()Massa jenis zat adalah massa zat per satuan volume.

dengan = massa jenis (kg m-3)m = massa zat (kg)V = volume (m3)

Contoh :Sebuah bahan anti karat bermassa 1,58 kg dan volumenya 49,2 x 10-5m3, terbuat dari aluminium dan besi. Jika kandungan besi dalam bahan 24%, massa jenis besi 7 900 kg m-3 dan massa jenis aluminium 2 700 kg m-3, tentukan :

a. massa jenis bahanb. massa besic. massa aluminiumd. volume besi yang tercampure. volume aluminium yang tercampur

Penyelesaian :a. massa jenis bahan :

kg m-3

b. massa besi (m Fe) :m Fe = 24% x m bahan

= 0,24 x 1,58 = 0,38 kgc. massa aluminium(m Al) :

m Al = m bahan – m Fe = 1,58 - 0,38 = 1,2 kg

d. volume besi dalam bahan :

m3

e. volume aluminium dalam bahan :

m3

b. Tekanan

Tekanan adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang per satuan luas bidang.

dengan F = gaya tekan (N)A = luas bidang (m2)P = tekanan (N m-2)1 N m-2 = 1 Pa (Pascal)

Satuan lain untuk tekanan antara lain atmosfer (Atm), cm Hg, mb (millibar)

1 mb = 0,001 bar1 bar = 105 Pa1 Atm = 76 cm Hg = 1,01 x 105 Pa

= 1,01 bar

Contoh :Sebuah botol bermassa 0,8 kg berada di atas meja. Berapa tekanan botol terhadap meja, jika diameter alas botol 8 cm, g = 10 m/s2 ? Penyelesaian :F = m.g = 0,8 x 10 = 8 NA = (/4)(8 x 10-2)2 = 16.10-4m2

Pa

c. Tekanan gauge

Tekanan gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer. Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur menyatakan tekanan gauge. Tekanan sesungguhnya dinamakan tekanan mutlak.

= +

Misalnya sebuah ban mobil berisi udara dengan tekanan gauge 2 bar, maka tekanan mutlaknya 3 bar dan tekanan udaranya 1 bar.

d. Tekanan dalam suatu fluida

Tekanan dalam suatu fluida selalu berarah tegak lurus terhadap dinding wadahnya.

fluida/fisika SMK kelas 21

Tekanan mutlak

Tekanan gauge

Tekanan atmosfer

Tekanan dalam suatu fluida pada kedalaman yang sama adalah sama dalam segala arah.

Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida yang memiliki massa jenis , dinyatakan :

Ph = g hDengan = massa jenis fluida (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2) h = kedalaman (m) Ph = tekanan hidrostatis (Pa)

Tekanan hidrostatis adalah tekanan zat cair yang disebabkan oleh berat zat cair itu.

Suatu gaya luar yang bekerja pada fluida diteruskan sama besar ke seluruh fluida sehingga tekanan total pada kedalaman h

P = Pluar + Ph

P = Pluar + g h

Contoh :1. Suatu tempat di dasar danau memiliki

kedalaman 8 m. Berapakah tekanan hidrostatik dan tekanan total di tempat itu, jika diketahui air= 1 000 kg/m3, g = 10 m/s2, dan tekanan udara luar 1,01 x 105 Pa?

Penyelesaian :Ph = g h = 1 000 x 10 x 8 = 80.000 PaP = Pluar + Ph = 80.000 + 1,01 x 105

= 0,8 x 105 + 1,01 x 105 = 1,81 x 105 Pa

2. Zat A air raksa, A = 13.600 kg/m3, zat B air B = 1 000 kg/m3, luas penampang pipa U = 1 cm2, hB = 68 cm , hA= . . . .

B hB = 68 cm hA

A

Penyelesaian :A x hA = B x hB

= 5 cm

e. Hukum Pascal (Blaise Pascal)

Hukum Pascal berbunyi : Tekanan yang diberikan kepada fluida didalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

Dari hukum ini diperoleh prinsip bahwa dari gaya kecil dapat diperoleh gaya yang lebih besar . Prinsip ini di manfaatkan dalam :1. Dongkrak hidrolik2. Pompa hidrolik3. Mesin pengangkat hidrolik 4. Rem angin5. Rem cakram pada mobil

F1 F2

A1 A2

Perhatikan gambar di atas jika pengisap kecil dengan luas penampang A1 diberi gaya input F1. Maka pada pengisap besar (A2) akan di hasilkan gaya angkat (gaya output) F2. Sesuai dengan hukum Pascal :

F1, F2 = gaya input dan gaya output (N)A1, A2 = luas penampang pengisap (m2)

Contoh :Sebuah mobil di lengkapi rem hidrolik . Luas pengisap rem 4x luas pengisap masternya ( dekat pedal ) . Pengemudi menekan pedal rem dengan gaya 120 N untuk memperlambat mobil . Tentukan gaya tekan rem pada keempat roda ?. Penyelesaian : F1 = 120 N A2 = 4 x A1

A1 = luas pengisap masterA2 = luas pengisap rem

F2 = 4 x 120 N = 480 NGaya total untuk keempat roda Ftotal = 4 x 480 N = 1 920 N

f. Hukum Boyle Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume ruang yang ditempatinya untuk suhu gas tetap, dan tekanan gas tidak terlalu besar.Hukum Boyle dinyatakan dengan persamaan


atau P . V = Catau P1 . V1 = P2 . V2

Sejumlah volume fluida V dapat dipindahkan oleh pompa hidrolik ke dalam pipa silinder dengan melakukan usaha pompa W yang melawan terhadap tekanan P dalam pipa :

W = P . Vatau W = P . A. xP = tekanan pengisap/piston (Pa)A = luas penampang pipa (m2)x= jarak perpindahan pengisap (m)W = usaha pompa (Joule)

g. Hukum Archimedes

Perhatikan gambar di bawah ini :

(1) (2) (3) (4)Keterangan :1. Benda berada di udara, berat benda Wu =

25 N2. Wadah yang terisi penuh oleh fluida3. Benda di masukkan dalam fluida. Berat

benda dalam fluida disebut berat semu Ws = 15 N

4. Fluida yang tumpah/dipindahkan ditampung dalam wadah. Berat fluida yang dipindahkan merupakan gaya ke atas Fa = Wu – Ws = 10 N

Hukum Archimedes berbunyi : Suatu benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya kedalam fluida mengalami gaya ke atas seberat fluida yang yang dipindahkan oleh benda .

Penurunan rumus Archimedes

F1

h1

h2

h = h1 - h2

F2 AP1 = f g h1 F1 = P1 A = f g h1 AP2 = f g h2 F2 = P2 A = f g h2 Af = massa jenis fluidaResultan F1 dan F2 adalah Fa (gaya ke atas)Fa = F2 - F1 = f g h2 A - f g h1 A = f g A (h2 - h1) = f g (A h) = f g Vmaka

Fa = f g Vf

Fa = gaya ke atas (N)f = massa jenis fluida (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)Vf = volume fluida yang dipindahkan atau volume benda yang tercelup (m3)

Mengapung, melayang, dan tenggelam

1. Benda mengapung maka sebagian volume benda di atas permukaan air atau sebagian volume benda tercelup dalam air.Berat benda = gaya ke atas dan volume benda > volume fluida yang dipindahkan (bagian benda yang tercelup) Wb = Fa Vb > Vf b > f

maka ,

hmuncul = hb – hf

hmuncul

2. Benda melayang maka semua bagian volume benda di bawah permukaan air tetapi belum mencapai dasar wadah atau semua bagian benda tercelup dalam air.Berat benda > gaya ke atas dan volume benda = volume fluida yang dipindahkan.Wb = Fa Vb = Vf b = f

3. Benda tenggelam maka semua bagian benda tercelup dalam air dan benda mencapai dasar wadah.Wb > Fa Vb = Vf b > f


Penerapan hukum Archimedes di dalam alat-alat tehnik antara lain pada : Hidrometer : untuk memeriksa muatan

aki sebuah mobil, memeriksa kandungan lemak dalam susu, dan kandungan alkohol dalam minuman anggur.

Kapal laut dan kapal selam : untuk transportasi air dan militer.

Galangan kapal : untuk mengangkat bagian bawah kapal dari permukaan laut pada waktu dilakukan perbaikan bagian bawah kapal.

Balon udara : untuk transportasi, olah raga, dan lain-lain.

Contoh :1. Sebuah bola dengan volume 32 cm2

mengapung di permukaan air, setengah bagian volume di permukaan air. Jika massa jenis air 1 000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, berapakah massa bola sesungguhnya ?

Penyelesaian :Vbola = 32 x 10-6 m3

Fa = f g Vf = air g ½Vf

= 1000 x 10 x ½ (32 x 10-6) = 16 x 10-2 NBenda mengapung,Fa = Wb = massa benda x gravitasimassa benda = Fa : gravitasi

= 16 x 10-2 : 10 = 16 x 10-3

= 0,016 kg

2. Balok yang tingginya 20 cm dan massa jenisnya 0,75 g/cm3 mengapung do atas zat cair yang massa jenisnya 1,2 g/cm3. Berapa tinggi balok yang muncul di atas permukaan zat cair ?

Penyelesaian :hmuncul

hf

cm

hmuncul = h - hf = 20 – 12,5 = 7,5 cm

3. Berat sebuah benda 160 N ketika ditimbang di udara, dan 120 N ketika dicelup seluruhnya dalam zat cair yang massa jenisnya 0,8 g/cm3. Berapa massa jenis benda ?

Penyelesaian :Fa = Wu – Ws = 160 – 120 = 40 N

Fa = f g Vf Vf = Fa /f g = Vb

Wu = mb g = (b Vb) g = b (Fa /f g) gWu = (b / f ) Fa

g/cm3

diperoleh rumus

b = massa jenis benda (kg/m3)f = massa jenis fluida (kg/m3)Wu = berat benda di udara (N)Fa = gaya ke atas (N)

h. Gaya adhesi dan kohesi

meniskus meniskus cekung cembung air air raksa FA>FK FK>FA

`Gaya adhesi : gaya tarik-menarik antar partikel yang tidak sejenis (FA)Gaya kohesi : gaya tarik-menarik antar partikel yang sejenis (FK)

i. Tegangan Permukaan Zat Cair

Sebuah pisau silet dapat mengapung di atas permukaan air. Peristiwa ini menunjukkan kecenderungan permukaan zat cair untuk meregang sehingga permukaannya ditutupi oleh suatu lapisan elastis.Persamaan tegangan permukaan dituliskan sebagai :

F = gaya tegangan permukaan (N)d = panjang permukaan (m) = tegangan permukaan (N/m)

Dalam kasus tegangan permukaan pada bola sabun yang memiliki dua permukaan maka d = 2l

j. Gejala Kapiler atau Kapilaritas

Kapilaritas adalah :Peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit).Air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan partikel kaca lebih besar daripada kohesi antara partikel-partikel air. Air terus naik sampai terjadi keseimbangan, yakni berat air yang diangkat seimbang dengan gaya adhesi. Jika diameter pipa kapiler diperkecil, maka untuk berat air yang sama, air akan naik lebih tinggi.


Persamaan kapilaritas dirumuskan :

y = kenaikan zat cair (m) = tegangan permukaan (N/m) = sudut kontak antara lengkungan zat air dengan dinding pipa kapiler = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2)r = jari-jari pipa kapiler (m)

k. Viskositas (kekentalan fluida)

Kekentalan fluida dapat dianggap sebagai gesekan yang terjadi antara lapisan-lapisan fluida maupun antara fluida dengan permukaan dinding wadah atau pipa tempat fluida mengalir.Aliran fluida terjadi karena adanya gaya dorong yang dirumuskan sebagai :

Fd = gaya dorong (N) = viskositas fluida (Ns/m2 atau Pa s)A = luas permukaan (m2)v = kecepatan aliran (m/s)l = panjang pipa (m)Viskositas fluida memiliki satuan lain yaitu poise. Nilai viskositas dipengaruhi oleh suhu, dimana untuk zat cair semakin tinggi suhu nilainya semakin kecil. Sedangkan untuk udara/gas semakin tinggi suhu nilainya semakin besar.

l. Hukum Stokes untuk fluida kental

Dalam suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas (kekentalan) yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika lapisan-lapisan fluida itu menggeser satu di atas yang lain.Bila sebuah benda berbentuk bola dengan jari-jari r bergerak dengan kelajuan v dalam fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida pada benda Ff yang besarnya :

Ff = 6 r vFf = gaya gesekan (N) = koefisien viskositas (Pa s)r = jari-jari benda (m)v = kelajuan benda dalam fluida (m/s)

m. Kecepatan Terminal

Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental. Kecepatannya semakin membesar sampai mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap, yang dinamakan kecepatan terminal.Persamaanya dituliskan sebagai :

g = percepatan gravitasi (m/s2)Vb = volume benda dalam fluida (m3)b = massa jenis benda (kg/m3)f = masa jenis fluida (kg.m3) = tetapan viskositas fluidar = jari-jari benda (m)

n. Bilangan Reynold (NR)

Bilangan Reynold (NR) merupakan bilangan tetap yang menjadi batas terjadinya turbulensi pada aliran fluida. Bilangan NR dapat diperoleh dari persamaan :

= massa jenis fluida (kg/m3)v = kecepatan aliran (m/s)D = diameter pipa (m2) = viskositas fluida (Pa s)Jika NR 2500, akan terjadi aliran turbulensi. 1.3 Fluida Mengalir

a. Aliran fluidaLintasan ang ditempuh oleh suatu partikel dalam fluida yang mengalir disebut garis alir (flow line), terdiri dari : Garis arus (streamline) atau aliran

berlapis atau aliran laminar (laminar flow)

Garis alir turbulen atau aliran berputar

b. Persamaan Kontinouitas

Persamaan kontinouitas diturunkan dari pengertian fluida ideal, yaitu : fluida yang alirannya tunak sehingga

massa fluida yang masuk ke salah satu ujung pipa sama dengan massa fluida yang keluar pada ujung pipa yang lain,

fluida yang tak termampatkan sehingga massa jenis fluida konstan,

fluida tak kental sehingga tidak ada gesekan pada setiap lapisannya.

Q1 = A1 v1


Q2 = A2 v2

A1 v1 = A2 v2

A1 = luas penampang pipa 1(m2)A2 = luas penampang pipa 2(m2)v1 = kecepatan aliran fluida pipa 1 (m/s2)v2 = kecepatan aliran fluida pipa 2 (m/s2)

Debit : besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir tiap satuan waktu.

Q = V / tQ = debit m3/sV = volume m3

t = selang waktu sQ = A l / t = (A/t) l = A v

Jika A1 v1 = A2 v2 maka Q1 = Q2

Contoh :1. Fluida ideal mengalir dengan kecepatan

12,5 m/s di dalam pipa yang diameternya 8 cm. Berapa kecepatan aliran fluida tersebut setelah mask ke dalam pipa yang diameternya 5 cm?

Penyelesaian :

A1 v1 = A2 v2

maka v2 = [8/5]2 x 12,5 = 32 m/s

2. Aplikasi debit untuk menghitung daya listrik generator mikroAir terjun setinggi 12 m dengan debit air 15 m3/s dimanfaatkan untuk memutar turbin generator listrik mikro. Jika 10% energi air berubah menjadi energi listrik dengan g = 9,8 m/s2, hitunglah daya keluaran generator listrik tersebut.

Penyelesaian :Energi potensial air terjun :EP = m g h = V g h = Q t g hDaya air terjun :Pair = EP / t = Q g hDaya guna air terjun :

Plistrik = 0,1 ( Q g h) = 0,1 (1 000 x 15 x 9,8 x 12) = 176 400 watt

b. Asas Bernoulli

Pada pipa horisontal, tekanan yang paling kecil adalah pada bagian yang kelajuannya paling besar, dan tekanan yang paling besar adalah pada bagian yang kelajuannya paling kecil.

Persamaan Bernoulli adalah persamaan yang menghubungkan besaran-besaran tekanan, kelajuan, dan ketinggian fluida dari acuan sebarang dengan massa jenis fluida tetap, diturunkan pertama kali oleh Daniel Bernoulli pada tahun 1738 dengan menggunakan teorema usaha-energi. Persamaan Bernoulli dituliskan sebagai :

p1 + gh1 + ½ v12 = p2 + gh2 + ½ v2

2

Secara umum dapat dituliskan :p1 + gh1 + ½ v1

2 = konstan

Tiga kasus istimewa

1. Fluida tidak mengalirv1 = v2 = 0p1 – p2 = g (h2 – h1)

2. Fluida mengalir dalam pipa horisontalh1 = h2

p1 – p2 = ½ (v22 – v1

2)3. Air menyembur dari lubang tangki tanpa

tutupp1 = p2 = p0 (tekanan udara luar)Sesuai dengan dalil Toricelly :Untuk luas penampang bak yang jauh lebih besar dibandingkan pipa pembuangan (lubang tangki), makah2 = 0 dan h1 = hv1 = 0 (kelajuan turunnya permukaan air dapat diabaikan terhadap kelajuan gerak semburan air dari lubang v2 = v)

Penerapan asas Bernoulli terdapat pada : Karburator mobil Venturimeter Tabung pitot Gaya angkat sayap pesawat terbang


Penyemprot serangga Aliran air keluar dari keran

Contoh :1. Sebuah pesawat terbang bergerak dengan

kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian atas dan bagian bawah sayap yang luas permukaannya 60 m2 bergerak dengan kelajuan masing-masing 320 m/s dan 290 m/s. Berapa besarnya gaya angkat pada sayap tersebut? (massa jenis udara 1,3 kg/m3)

Penyelesaian : F2

v v2

F1 v1

v1 = 290 m/s v2 = 320 m/sluas sayap A = 60 m2massa jenis udara = 1,3 kg/m3

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang labih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan garis arus udara pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawahnya, yang berarti kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas (v2) lebih besar daripada bagian bawah (v1). Sesuai asas Bernoulli maka tekanan pada sisi bagian atas (p2) lebih kecil daripada bagian bawah (p1). Beda tekanan (p1 – p2) untuk fluida udara yang mengalir secara horisontal :p1 – p2 = ½ (v2

2 – v12)

gaya angkat yang dihasilkan sayap sama dengan hasil kali beda tekanan (p1 – p2) dan luas permukaan (A)F1 – F2 = (p1 – p2)A = ½ (v2

2 – v12)A

F1 – F2 = ½ (1,3) (3202-2902) (60)F1 – F2 = 713 700 N

2. Sebuah tangki suplai air memiliki tutup yang diberi lubang agar udara luar dapat memasuki tangki pada bagian atas. Dasar tangki berada 4 m dibawah permukaan air dalam tangki, dan sebuah keran berada 3 m di bawah permukaan air dalam tangki. Bila keran dibuka, berapa kecepatan semburan air dari dalam tangki? Percepatan gravitasi = 10 m/s2

Penyelesaian :

m/s

Latihan :

A. Soal pilihan ganda1. Sebuah balok berukuran 1mx2mx4m dan

massa jenisnya 3000 kgm-3 akan diletakkan di atas. Tekanan terbesar balok terhadap tanah adalah…(g = 10 m/s2)a. 1000 Pa d. 12 000 Pab. 10 000 Pa e. 15 000 Pac. 11 000 Pa

2. Tekanan hidrostatis pada dasar kolam renang yang dalamnya 3 meter adalah ….(g = 10 m/s2 ; air = 1000 kg/m3)a. 10 000 Pa d. 40 000 Pab. 20 000 Pa e. 50 000 Pac. 30 000 Pa

3. Pompa hidrolik memiliki piston kecil berdiameter 12 cm dan piston besar berdiameter 24 cm. Piston kecil ditekan dengan gaya 100 N, maka piston besar menghasilkan gaya sebesar …… a. 200 N d. 800 Nb. 400 N e. 1000 Nc. 600 N

4. Penerapan hukum Pascal terdapat pada…..a. galangan kapalb. kapal lautc. kempa hidrolikd. pesawat terbange. balon udara

5. Sebuah benda beratnya 100 N ketika ditimbang di udara dan 80 N ketika ditimbang dalam air. Jika massa jenis air 1 gr/cm-3 maka massa jenis benda tersebut adalah…..a. 1,8 gr/cm-3 d. 5,0 gr/cm-3

b. 2,5 gr/cm-3 e. 5,6 gr/cm-3

c. 3,0 gr/cm-3

6. Sebuah balok terapung di air. Jika 0,4 bagian balok muncul di permukaan, berapa massa jenis balok ?(air = 1gr/cm3)a. 1,8 gr/cm-3 d. 5,0 gr/cm-3

b. 2,5 gr/cm-3 e. 5,6 gr/cm-3

c. 3,0 gr/cm-3

7. Zat cair B adalah air air = 1 gr/cm3

Berapa massa jenis zat A ?


2 cm

8 cmA

B

a. 0,01 gr/cm3

b. 0,10 gr/cm3

c. 0,18 gr/cm3

d. 0,20 gr/cm3

e. 0,25 gr/cm3

8. Air mengalir dari pipa besar ke pipa kecil yang diameternya 12 cm dan 4 cm. Kecepatan aliran air dalam pipa besar 3 m/s, maka kecepatan aliran air dalam pipa kecil adalah….a. 9 m/s d. 36 m/sb. 18 m/s e. 40 m/sc. 27 m/s

9. Sebuah pipa mempunyai luas penampang 6 cm2 pada ujungnya dipasang kran dengan luas penampang 2 cm2. Kecepatan aliran air yang mengalir dalam pipa 0,2 m/s. Selama 10 menit volume air yang keluar dari kran sebanyak ….. a. 0,144 m3 d. 0,024 m3

b. 0,072 m3 e. 0,012 m3

c. 0,036 m3

10. Air mengalir dari pipa besar ke pipa kecil yang perbandingan diameter penampangnya 5:3 maka perbandingan kecepatan mengalirnya air pada pipa besar dibanding pipa kecil adalah ……….. a. 5:3 d. 9:25b. 3:5 e. 15:5c. 25:9

11.

Jika percepatan gravitasi 10 m/s maka berapa kecepatan aliran air dari lubang kebocoran ?a. 4 m/s d. 7 m/sb. 5 m/s e. 8 m/sc. 6 m/s

12. Alat-alat yang menggunakan asas Bernoulli tersebut di bawah ini, kecuali……a. balon udarab. alat penyemprot nyamukc. tabung venturid. karburatore. kompresor

13. Jika F = gaya tekan ke atasw = berat bendab = massa jenis bendaf = massa jenis fluida

maka benda yang terapung dalam fluida memenuhi ketentuana. F .> w d. F = w b < f b > f

b. F = w e. F > w b = f b > f

c. F = wb < f

13. Sebuah tangki air diisi air hingga kedalaman 0,8 m. Sebuah lubang seluas 5 cm2 dibuat pada dasar tangki. Volume air yang keluar melalui lubang itu per menit ………..liter.a. 20 d. 80b. 40 e. 120c. 60

14.

Massa jenis zat cair 1200 kg/m3. Massa jenis benda adalah………a. 480 kg/m3 d. 1600 kg/m3

b. 960 kg/m3 e. 2400 kg/m3

c. 1000 kg/m3

15. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi tidak menimbulkan kerusakan pada benda-benda yang terdapat di permukaan bumi. Hal ini disebabkan tetes air hujan mengalami …….a. proses pengembunanb. kecepatan terminal sejak peristiwa kondensasic. kesetimbangan gaya berat ke bawah, gaya apung dan gaya Stokes ke atasd. gaya gesekan dengan atmosfere. peristiwa alami

B. Soal uraian1. Jelaskan bagaimana sebuah kapal selam

dapat bergerak naik, bergerak turun, dan mempertahankan kedalamannya yang tetap!

2. Suplai air pada sebuah rumah bertingkat tiga adalah sebuah tangki yang terdapat di atap lantai tiga. Ketika penghuni tiap-tiap lantai memutar keran, mengapa kelajuan air pada lantai satu lebih cepat dibandingkan pad alantai dua dan tiga?

3. Apakah perbedaan tekanan udara di antara sisi bawah dan sisi atas sayap sebuah pesawat terbang bergantung pada ketinggian pesawat?


0,2 bagian

3 m2,2 m

4. Apa yang terjadi jika sebuah kapal selam menyelam jauh di dasar laut melampaui batas selamnya? Mengapa?

5. Asap cerobong naik lebih cepat ketika angin bertiup lebih kencang. Jelaskan peristiwa ini dengan asas Bernoulli!

6. Kapal selam berada di kedalaman 2 m di bawah permukaan air laut. Berapa tekanan hidrostatik yang dialami dinding kapal, jika diketahui massa jenis air laut 1 020 kg/m3?

7. Rem hidrolik memiliki pengisap input dengan diameter 10 mm dan diameter pengisap output 50 mm. Jika gaya inputnya 80 N, berapa besar gaya outputnya?

8. Bola besi seberat 2 N diikat pada seutas kawat yang beratnya dapat diabaikan dan dicelupkan seluruhnya ke dalam minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm3. Jika massa jenis besi 7,9 g/cm3, berapa besar gaya tegangan kawat tersebut?

9. Berapa volum udara pada tekanan atmosfer 1,02 x 105 Pa yang dapat disimpan dalam kompresor udara berkapasitas 326 liter yang mampu menahan tekanan 7,02 x 105 Pa?

10. Suatu benda mengapung di atas permukaan zat air ang massa jenisnya 1200 kg/m3 dengan ¼ volumnya di atas permukaan zat cair. Berapa massa jenis benda itu?

11. Air PAM (Perusahaan Air Minum) memasuki rumah melalui sebuah pipa yang diameternya 2 cm pada tekanan 4 atm (1 atm = 1,0 x 105 Pa). Pipa menuju ke kamar mandi yang berada di lantai kedua, yang tingginya 5 m dengan

diameter pipa 1 cm. Jika kelajuan air pada pipa masuk 3 m/s, berapa tekanan air di dalam bak mandi?

12. Radiator mobil mempunyai luas penampang alir 1 cm2. Bekerja dengan kecepatan alir 0,5 m/s menuju sela-sela mesin. Jika terjadi kebocoran seluas 2 mm2, hitunglah kecepatan alir pada lubang kebocoran!

13. Hitunglah gaya gesek antara dua buah logam yang dipisahkan oleh lapisan minyak setebal 0,1 mm dengan koefisien kekentalan 8.102 Pa s, kecepatan relatif 80 cm/s, dan luas penampang bagian yang bergesekan 0,2 m2!

14. Tebal sayap pesawat terbang 20 cm. Pada saat pesawat terangkat ke udara, kecepatan udara di atas sayap 80 m/s, sedangkan di bawah sayap 50 m/s. Bila massa jenis udara 2 kg/m3 dan tekanan udara di bawah sayap 1,8.105 Pa, tentukan gaya angkat yang dihasilkan sayap pesawat tersebut!g = 10 m/s2 dan luas luas penampang sayap 20 m2.

15. Kecepatan udara dalam karburator 60 m/s. Tentukan penurunan tekanan pada saluran venturi karburator tersebut, jika massa jenis udara dalam karburator 1,28 kg/m3!


Documents

Fisika SMA - Fluida