Latihan Soal Fisika SMA Kelas 11 Bab 7: Konsep Fluida Statik dan Fluida Dinamik (bagian 1)

Soal

Sebuah silinder vertikal berisi minyak setinggi 30 cm. Massa jenis minyak 0,8 g/cm³. Tentukan tekanan hidrostatis pada kedalaman 10 cm dari permukaan (g = 10 m/s²).
1. 400 Pa
2. 600 Pa
3. 800 Pa
4. 1.000 Pa
5. 1.200 Pa
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 800 Pa Pembahasan: $p = ρ g h = 800 \times 10 \times 0, 10 = 800 Pa$ .
Soal

Tangki air setinggi 145 cm bocor pada dindingnya pada titik 20 cm di atas dasar. Jika g = 10 m/s², berapa kecepatan air keluar dari lubang?
1. 3 m/s
2. 4 m/s
3. 5 m/s
4. 6 m/s
5. 8 m/s
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 5 m/s Pembahasan: $h = 1, 45 - 0, 20 = 1, 25 m$ . Torricelli: $v = 2 g h = 2 (10) (1, 25) = 25 = 5 m/s$ .
Soal

Sebuah selang berpenampang 5 cm² mengalirkan air dengan kecepatan 10 m/s. Berapa volume air yang keluar selama 6 menit?
1. 600 liter
2. 900 liter
3. 1.200 liter
4. 1.800 liter
5. 2.400 liter
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. 1.800 liter Pembahasan: $A = 5 cm^{2} = 5 \times 1 0^{- 4} m^{2}$ . Debit $Q = A v = 5 \times 1 0^{- 4} \times 10 = 5 \times 1 0^{- 3} m^{3} / s$ . Volume $V = Qt = 5 \times 1 0^{- 3} \times (6 \times 60) = 1, 8 m^{3} = 1, 800 L$ .
Soal

Dua pipa mendatar disambung: area kecil 10 cm² dan area besar 20 cm². Kecepatan di pipa kecil 6 m/s dan tekanan di sana 180 kPa. Air mengalir (ρ = 1.000 kg/m³). Berapa tekanan di pipa besar?
1. 186,5 kPa
2. 190 kPa
3. 193,5 kPa
4. 200 kPa
5. 210,5 kPa
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 193,5 kPa Pembahasan: Kontinuitas $v_{2} = v_{1} (A_{1} / A_{2}) = 6 (10/20) = 3 m/s$ . Bernoulli: $p_{1} + \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} = p_{2} + \frac{1}{2} ρ v_{2}^{2}$ . $p_{2} = p_{1} + \frac{1}{2} ρ (v_{1}^{2} - v_{2}^{2}) = 180000 + 0, 5 (1000) (36 - 9) = 193500 Pa = 193, 5 kPa$ .
Soal

Bak berbentuk kubus rusuk 60 cm berisi air setinggi 40 cm. Tentukan tekanan hidrostatis pada dasar bak (ρ = 1 g/cm³, g = 10 m/s²).
1. 2.000 Pa
2. 3.000 Pa
3. 4.000 Pa
4. 5.000 Pa
5. 6.000 Pa
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 4.000 Pa Pembahasan: $p = ρ g h = 1000 \times 10 \times 0, 40 = 4, 0 \times 1 0^{3} Pa$ .
Soal

Pipa U mula-mula diisi minyak (ρ = 0,8 g/cm³). Kaki kanan kemudian diisi raksa (ρ = 13,6 g/cm³) sehingga beda tinggi permukaan minyak di kedua kaki menjadi 17 cm. Berapa tinggi kolom raksa yang masuk?
1. 0,5 cm
2. 0,8 cm
3. 1,0 cm
4. 1,5 cm
5. 2,0 cm
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 1,0 cm Pembahasan: Kesetimbangan tekanan di antarmuka: $ρ_{Hg} g h_{Hg} = ρ_{minyak} g Δ h$ . $h_{Hg} = (0, 8/13, 6) \times 17 = 1, 0 cm$ .
Soal

Sebuah dongkrak hidrolik memiliki perbandingan luas piston kecil:besar = 1:50. Berat mobil 100 kN diletakkan di piston besar. Gaya minimum pada piston kecil?
1. 1.000 N
2. 1.500 N
3. 2.000 N
4. 2.500 N
5. 3.000 N
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 2.000 N Pembahasan: $F_{k} / A_{k} = F_{b} / A_{b} \Rightarrow F_{k} = F_{b} (A_{k} / A_{b}) = 100000 \times (1/50) = 2000 N$ .
Soal

Sebuah balok (ρ = 0,9 g/cm³) diletakkan pada air (ρ = 1 g/cm³). Bagian balok yang terendam adalah …
1. $\frac{1}{2}$ bagian
2. $\frac{2}{3}$ bagian
3. $\frac{3}{4}$ bagian
4. $\frac{9}{10}$ bagian
5. Seluruhnya tenggelam
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. $\frac{9}{10}$ bagian Pembahasan: Untuk terapung, fraksi terendam $f = ρ_{benda} / ρ_{cairan} = 0, 9/1, 0 = 0, 9 = \frac{9}{10}$ .
Soal

Dua benda identik tercelup seluruhnya dalam dua cairan berbeda: cairan X (ρ = 0,8 g/cm³) dan cairan Y (ρ = 0,6 g/cm³). Perbandingan gaya angkat yang dialami di X dan Y adalah …
1. 2 : 1
2. 5 : 4
3. 1 : 1
4. 3 : 2
5. 4 : 3
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: E. 4 : 3 Pembahasan: $F_{A} = ρ g V$ (V sama). Maka $F_{X} : F_{Y} = ρ_{X} : ρ_{Y} = 0, 8 : 0, 6 = 4 : 3$ .
Soal

Sebuah benda ditimbang di udara 50 N. Saat dicelupkan seluruhnya dalam air, berat terukur 35 N. Tentukan volume benda (ρ air = 1.000 kg/m³; g = 10 m/s²).
1. 0,8 L
2. 1,0 L
3. 1,2 L
4. 1,5 L
5. 2,0 L
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. 1,5 L Pembahasan: Gaya angkat $F_{A} = 50 - 35 = 15 N$ . $F_{A} = ρ g V \Rightarrow V = \frac{15}{1000 \times 10} = 1, 5 \times 1 0^{- 3} m^{3} = 1, 5 L$ .
Soal

Sebuah pesawat memiliki luas total sayap 30 m². Kecepatan aliran udara di atas sayap 250 m/s dan di bawah 200 m/s. Massa jenis udara 1,2 kg/m³. Berapa gaya angkatnya?
1. 270 kN
2. 300 kN
3. 360 kN
4. 405 kN
5. 520 kN
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. 405 kN Pembahasan: $Δ p = \frac{1}{2} ρ (v_{atas}^{2} - v_{bawah}^{2}) = 0, 5 (1, 2) (25 0^{2} - 20 0^{2}) = 13500 Pa$ . Gaya $F = Δ p A = 13500 \times 30 = 405000 N = 405 kN$ .
Soal

Udara mengalir dari pipa berdiameter 6 cm ke pipa berdiameter 12 cm secara mendatar. Jika kecepatan di pipa kecil 6 m/s, kecepatan di pipa besar adalah …
1. 1,0 m/s
2. 1,2 m/s
3. 1,5 m/s
4. 2,0 m/s
5. 3,0 m/s
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 1,5 m/s Pembahasan: Kontinuitas $A_{1} v_{1} = A_{2} v_{2} \Rightarrow v_{2} = v_{1} (A_{1} / A_{2}) = 6 \times (6^{2} /1 2^{2}) = 6 \times (36/144) = 1, 5 m/s$ .
Soal

Air dalam pipa kapiler berdiameter 1,0 mm dimasukkan tegak lurus ke dalam bejana berisi air. Air naik setinggi 5,0 cm dengan sudut kontak 30°. Besar tegangan permukaan air adalah....
1. 0,18 N/m
2. 0,30 N/m
3. 0,16 N/m
4. 0,20 N/m
5. 0,14 N/m
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: E. 0,14 N/m Pembahasan: Rumus kenaikan kapiler: $h = \frac{4 γ cos θ}{ρ g d} \Rightarrow γ = \frac{h ρ g d}{4 cos θ}$ . Ambil $ρ = 1000 kg/m^{3}$ , $g = 10 m/s^{2}$ , $h = 0, 05 m$ , $d = 0, 001 m$ , $cos 3 0^{\circ} = 0, 866$ . $γ = \frac{0 , 05 \times 1000 \times 10 \times 0 , 001}{4 \times 0 , 866} = \frac{0 , 5}{3 , 464} \approx 0, 144 N/m \approx 0, 14 N/m .$
Soal

Air mengalir melalui pipa horizontal dari penampang besar ke penampang kecil. Di ujung pipa besar kecepatan aliran 2 m/s, sedangkan di ujung pipa kecil 8 m/s. Selisih tekanan $P_{besar} - P_{kecil}$ adalah . . . .
1. 10 kPa
2. 20 kPa
3. 30 kPa
4. 40 kPa
5. 60 kPa
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. 30 kPa Pembahasan: Bernoulli pada pipa mendatar: $P_{1} + \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} = P_{2} + \frac{1}{2} ρ v_{2}^{2}$ . $\Rightarrow P_{1} - P_{2} = \frac{1}{2} ρ (v_{2}^{2} - v_{1}^{2})$ . Dengan $ρ = 1000 kg/m^{3}$ , $v_{1} = 2$ m/s, $v_{2} = 8$ m/s: $P_{1} - P_{2} = \frac{1}{2} (1000) (8^{2} - 2^{2}) = 500 (64 - 4) = 500 \times 60 = 30000 Pa = 30 kPa .$
Soal

Pipa silinder lurus memiliki dua penampang: $A_{1} = 15 cm^{2}$ dan $A_{2} = 5 cm^{2}$ . Air mengalir dari penampang besar ke kecil. Jika kecepatan di penampang besar 2 m/s, maka kecepatan di penampang kecil adalah . . . .
1. 2 m/s
2. 3 m/s
3. 4 m/s
4. 6 m/s
5. 12 m/s
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. 6 m/s Pembahasan: Hukum kekekalan debit (kontinuitas): $A_{1} v_{1} = A_{2} v_{2}$ . $v_{2} = \frac{A _{1}}{A _{2}} v_{1} = \frac{15}{5} \times 2 = 3 \times 2 = 6 m/s .$
Soal

Fluida selalu menempati ruang sesuai wadahnya. Jika sebuah balon diisi udara kemudian dilepas di udara bebas, balon akan naik. Hal ini menunjukkan sifat fluida . . .
1. Memiliki bentuk tetap
2. Selalu bergerak ke bawah
3. Mengikuti bentuk wadahnya
4. Memberi tekanan ke segala arah
5. Tidak dapat dimampatkan
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. Memberi tekanan ke segala arah Pembahasan: Udara di dalam balon memberi tekanan ke segala arah. Tekanan inilah yang membuat balon bisa mengembang dan melawan tekanan udara luar. Ketika balon dilepas, perbedaan tekanan menyebabkan balon dapat bergerak ke atas.
Soal

Jika dua cairan berbeda massa jenis dicampurkan dalam satu wadah, keduanya tidak homogen. Cairan dengan massa jenis lebih kecil akan berada di bagian . . .
1. Tengah
2. Atas
3. Bawah
4. Samping
5. Sama rata
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: B. Atas Pembahasan: Cairan dengan massa jenis kecil akan cenderung berada di bagian atas karena lebih ringan. Sebaliknya, cairan dengan massa jenis besar akan berada di bawah. Fenomena ini sering terlihat pada minyak dan air, di mana minyak selalu berada di atas air.
Soal

Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu permukaan per satuan luas. Dari definisi ini, semakin kecil luas permukaan, maka tekanan yang dihasilkan . . .
1. Tetap
2. Semakin kecil
3. Semakin besar
4. Tidak berubah
5. Hilang
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. Semakin besar Pembahasan: Tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan. Jika gaya sama diberikan pada bidang yang lebih kecil, tekanannya akan lebih besar. Hal ini dapat kita lihat pada pisau tajam yang mudah memotong karena tekanannya lebih besar pada ujung yang tipis.
Soal

Manometer terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas. Jika permukaan zat cair pada pipa U berbeda tinggi, hal itu disebabkan oleh . . .
1. Tekanan udara luar selalu lebih besar
2. Tekanan dalam ruang tertutup tidak sama dengan tekanan udara luar
3. Zat cair bergerak akibat gaya gravitasi
4. Pipa U tidak seimbang
5. Zat cair memiliki tegangan permukaan
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: B. Tekanan dalam ruang tertutup tidak sama dengan tekanan udara luar Pembahasan: Perbedaan ketinggian pada pipa U menunjukkan adanya selisih tekanan antara gas di dalam tabung dan udara luar. Jika gas menekan lebih kuat, permukaan zat cair di sisi gas akan lebih rendah. Prinsip ini digunakan dalam alat ukur tekanan sederhana.
Soal

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam bejana tertutup . . .
1. Hanya diteruskan ke bawah
2. Hanya diteruskan ke samping
3. Hanya diteruskan ke atas
4. Diteruskan ke segala arah dengan sama besar
5. Hilang karena terserap oleh bejana
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. Diteruskan ke segala arah dengan sama besar Pembahasan: Menurut hukum Pascal, setiap tekanan yang diberikan pada fluida dalam bejana tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah. Hal ini menjelaskan mengapa rem hidrolik pada kendaraan bekerja efektif. Dengan prinsip ini, gaya kecil bisa diubah menjadi gaya besar.
Soal

Seekor nyamuk dapat berjalan di atas permukaan air tanpa tenggelam. Fenomena ini disebabkan oleh . . .
1. Massa jenis air lebih besar
2. Tegangan permukaan air
3. Hukum Archimedes
4. Viskositas air
5. Gaya gravitasi kecil
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: B. Tegangan permukaan air Pembahasan: Tegangan permukaan menyebabkan molekul air di permukaan membentuk lapisan seperti membran tipis. Lapisan ini dapat menopang benda ringan seperti nyamuk. Itulah mengapa nyamuk tidak tenggelam saat berada di atas air.
Soal

Jika sebuah benda ringan diletakkan perlahan di atas air, benda tersebut bisa terapung meski massa jenisnya lebih besar dari air. Hal ini terjadi karena . . .
1. Hukum Archimedes
2. Tegangan permukaan
3. Tekanan hidrostatis
4. Perbedaan viskositas
5. Perubahan energi kinetik
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: B. Tegangan permukaan Pembahasan: Benda tipis dan ringan dapat ditahan oleh tegangan permukaan air. Jika benda dimasukkan dengan hati-hati, gaya tarik antar molekul air pada permukaan mampu menahannya. Namun jika benda dimasukkan secara kasar, tegangan permukaan bisa pecah sehingga benda tenggelam.
Soal

Fluida ideal didefinisikan sebagai fluida yang tidak mengalami . . .
1. Kompresibilitas dan gesekan
2. Perubahan bentuk
3. Tekanan
4. Perubahan massa jenis
5. Penguapan
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: A. Kompresibilitas dan gesekan Pembahasan: Fluida ideal bersifat inkompresibel, artinya massa jenisnya tidak berubah karena tekanan. Selain itu, fluida ideal tidak mengalami gesekan, sehingga tidak ada energi yang hilang akibat hambatan. Dengan asumsi ini, hukum Bernoulli dapat diterapkan dengan sempurna.
Soal

Mengapa aliran fluida ideal disebut laminer?
1. Karena aliran berputar acak
2. Karena kecepatannya selalu berubah
3. Karena garis-garis alirannya tetap dan sejajar
4. Karena terjadi pusaran
5. Karena ada gaya gesek
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. Karena garis-garis alirannya tetap dan sejajar Pembahasan: Aliran laminer berarti setiap partikel fluida bergerak sejajar dan teratur. Tidak ada pusaran atau perubahan arah mendadak. Kondisi ini membuat analisis aliran menjadi lebih sederhana.
Soal

Ketika sebuah truk besar lewat dengan kecepatan tinggi, kendaraan kecil di sebelahnya sering terasa tertarik mendekat. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan . . .
1. Hukum Pascal
2. Hukum Archimedes
3. Prinsip Bernoulli
4. Tegangan permukaan
5. Tekanan hidrostatis
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. Prinsip Bernoulli Pembahasan: Menurut Bernoulli, semakin besar kecepatan fluida maka tekanannya semakin kecil. Udara di antara truk dan kendaraan kecil bergerak cepat sehingga tekanannya rendah. Akibatnya, kendaraan kecil terdorong mendekati truk.

← MaterinyaBab 7: Konsep Fluida Statik dan Fluida Dinamik Berikutnya →Bagian 2

Gratis — tolong sebarkan

Materi dan latihan di sini bisa dipakai siapa saja tanpa membayar dan tanpa mendaftar. Aplikasi Fitri Learning membawa semuanya ke HP, lengkap dengan nilai dan pembahasan, dan jalan tanpa internet setelah diunduh sekali.

Gratis, tanpa akunUnduh aplikasinya → Ilmu yang bermanfaatBagikan ke WhatsApp