10 Contoh Soal Fluida Statis : Tekanan Hidrostatis, Hukum Archimedes, Hukum Pascal

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas Contoh Soal Fluida Statis yang meliputi materi tekanan Hidrostatis, hukum Archimedes dan hukum Pascal. Namun sebelum membahas contoh soalnya, terlebih dahulu akan dijelaskan secara singkat materi tersebut. Yuk simak pembahasan contoh-contoh soal materi Fluida Statis berikut.

A. Teori Singkat

1. Tekanan Hidrostatis

Bunyi hukum pokok tekanan hidrostatis:

“Semua titik yang terletak pada bidang datar yang sama dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama”

Rumus tekanan hidrostatis :

Jika tekanan lapisan atas pada permukaan air kita perhitungkan, dalam hal ini tekanan atmosfer, maka rumusnya menjadi :

Dimana P_o merupakan nilai tekanan atmosfer pada permukaan laut yang bernilai 1 atm atau 1,01 x 10⁵ Pascal.

Keterangan :

P_h : Tekanan hidrostatis (Pa atau N/m²)

ρ : Massa jenis zat cair (kg/m³)

g : Percepatan gravitasi (m/s²)

h : Kedalam dari permukaan zat cair (m)

2. Hukum Pascal

Bunyi hukum Pascal :

”Tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah”

Perhatikan gambar berikut!

Rumus Hukum Pascal :

Keterangan :

F₁ : Gaya pada penampang 1 (N)

A₁ : Luas penampang 1 (m²)

F₂ : Gaya pada penampang 2 (N)

A₂ : Luas penampang 2 (m²)

3. Hukum Archimedes

Bunyi Hukum Archimedes :

”Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut”

Rumus hukum Archimedes :

atau

Keterangan :

F_a : Gaya apung (N)

ρ_f : Massa jenis fluida (kg/m^3­)­

V­_bf : Volume benda yang tercelup (m³)

g : Percepatan gravitasi (m/s²)

W_u : Berat benda di udara (N)

W_f : Berat benda di fluida (N)

B. Contoh Soal

Contoh Soal 1

Sebuah bak air memiliki kedalaman 1,5 m, jika air tersebut memiliki massa jenis 1000 kg/m³ maka besar tekanan utama pada dasar bak tersebut adalah . . . (g = 10 m/s²)

Pembahasan

Diketahui :

h = 1,5 m

ρ = 1000 kg/m³

g = 10 kg/m³

Ditanyakan :

P_h = . . . . ?

---

Contoh Soal 2

Sebuah kapal selam sedang dirancang untuk dapat menyelam di lautan pada kedalam maksimal 500 m, jika massa jenis air laut 1.200 kg/m³ , maka kekuatan tekanan minimal kapal selam yang harus di rancang adalah . . . .

Pembahasan

Diketahui :

h = 500 m

ρ = 1200 kg/m³

Ditanyakan :

P_h = . . . . ?

---

Contoh Soal 3

Ikan berada di dalam akuarium sedalam 1/5 h dari permukaan air dan mengalami tekanan hidrostatis sebesar ph. Jika ikan tersebut berenang di bawah hingga ketinggian 1/4 h dari dasar akuariun, tekanan hidrostatis yang dialami ikan sekarang adalah . . . . (h = tinggi akuarium)

Pembahasan

Diketahui :

h₁ = 1/5 h

P_h1 = ph

h₂ = 1/4 h

Ditanyakan :

P_h2 = . . . . ?

Rumus :

Untuk h₁

Untuk h₂

---

Contoh Soal 4

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah mobil ditempatkan pada dongkrak hidrolik untuk dibersihkan, jika mobil tersebut memiliki massa 1,5 ton dan perbandingan antara A₁ dan A₂ adalah 1:5, maka gaya minimal yang harus bekerja pada F₁ agar mobil tersebut dapat terangkat? (g = 10 m/s²)

Pembahasan

Diketahui :

m = 1,5 ton = 1500 kg

A₁ : A₂ = 1 : 5

g = 10 m/s²

Ditanyakan :

F₁ = . . . . ?

Rumus :

---

Contoh Soal 5

Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat bagian belakang sebuah mobil yang bermassa 400 kg, apabila luas penampang bawah mobil yang diangkat adalah 4 m² sedangkan luas penampang dongkrak yang ditekan adalah 8 cm². Maka gaya minimal yang dibutuhkan agar mobil dapat terangkat adalah . . . .

Pembahasan

Pembahasan

Diketahui :

F₂ = 400 kg x 10 m/s² = 4.000 N

A₂ = 4 m^₂

A₁ = 8 cm² = 8 x 10^-4 m

Ditanyakan :

F₁ = . . . . ?

---

Contoh Soal 6

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah dongkrak hidrolik sedang dirancang seperti pada gambar di atas, jika gaya pada F₁ sebesar 500 N, dan Luas A₂ adalah 0,4 m. Maka luas A₁ yang diperlukan agar mampu mengangkat mobil sebesar 2000 kg adalah . . . .

Pembahasan

Diketahui :

F₁ = 500 N

A₂ = 0,4 m²

F₂ = 2000 kg x 10 m/s² = 20.000 N

Ditanyakan :

A₁ = . . . .

Rumus :

---

Contoh Soal 7

Sebuah balok tercelup seluruhnya dalam minyak. Bila volume balok 8 m³, tentukan berat balok dalam minyak tanah yang memiliki massa jenis 800 kg/m³ , berapakah gaya angkat yang dialami balok?

Pembahasan

Diketahui :

V­_bf = 8 m³

ρ_f = 800 kg/m³

Ditanyakan :

F_a = . . . . ?

Rumus :

---

Contoh Soal 8

Sebuah bola tercelup seluruhnya dalam air. Bila air massa jenis 1.000 kg/m³ dan gaya angkat yang dialami bola 0,2 N, berapakah volume bola?

Pembahasan

ρ_f = 1.000 kg/m³

F_a = 0,2 N

Ditanyakan :

V­_bf = . . . . ?

Rumus :

---

Contoh Soal 9

Sebuah benda dimasukkan kedalam zat yang memiliki massa jenis 1.200 kg/ m³ terapung pada zat cair 1/5 nya, massa jenis benda tersebut adalah . . . .

Pembahasan

Diketahui :

ρ_f = 1.200 kg/m³

V­_bf = 1 – 1/5 = 4/5

catatan : 1 kita anggap sebagai volume tetap benda

Ditanyakan :

ρ_b = . . . . ?

Rumus :

---

Contoh Soal 10

Sebuah benda memiliki berat 2,0 kg ketika ditimbang di udara, namun ketika ditimbang di air beratnya menjadi 1,6 kg. Berapakah gaya apung benda tersebut?

Pembahasan

Diketahui :

W_u = 2,0 kg

W_f = 1,6 kg

Ditanyakan :

F_a = . . . . ?

Demikianlah pembahasan kita terkait Contoh soal dan Pembahasan materi secara singkat tentang Fluida Statis. Terima kasih, Semoga bermanfaat.

Untuk memahami Fisika lebih dalam, yuk baca berbagai materi Fisika SMA pada halaman website ini dengan mengklik: Materi Fisika SMA