Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.sedangkan:
Fluida dinamis adalah fluida yang bergerak, dalam hai ini fluida dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran)
SOAL DAN PENYELESAIAN FLUIDA STATIS DAN DINAMIS
1. Sebuah benda berongga akan terapung dalam air jika .....
A. Massa jenis benda = massa jenis air
B. Massa jenis benda < massa jenis air
C. Gaya Archimedes benda > berat benda
D. Gaya Archimedes benda = berat benda
E. Gaya Archimedes benda < berat benda
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
Benda terapung jika memiliki massa jenis lebih kecil dari massa jenis zat cair tempatnya.
2. Seorang murid melakukan sebuah percobaan tentang massa jenis. Sepotong kayu terapung dengan 0,2 bagian tercelup di dalam air. Jika massa jenis air 1000 kg/m3, maka massa jenis kayu adalah .... kg/m3
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\rho _{b}&=\frac{V^{'}.\rho _{c}}{V}\\\\\rho _{b}&=\frac{0,2V.1000}{V}\\\rho _{b}&=200kg.m^{-3}\end{align*}
3. Sepotong kayu terapung dalam minyak (massa jenis minyak = 800 kg/m3) hingga 0,25 bagian volumenya berada di atas permukaan minyak. Massa jenis kayu tersebut adalah .....
A. 0,6 kg/m3
D. 6,0 kg/m3
B. 60 kg/m3
E. 600 kg/m3
C. 6000 kg/m3
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\rho _{b}&=\frac{V^{'}.\rho _{c}}{V}\\\\\rho _{b}&=\frac{(V-0,25V).800}{V}\\\rho _{b}&=600kg.m^{-3}\end{align*}
4. Sebuah benda terapung pada zat cair yang massa jenisnya 1200 kg/m3. Jika diketahui bagian yang muncul dipermukaan adalah 0,2 bagian, maka massa jenis benda tersebut adalah ....
A. 1600 kg/m3
B.1200 kg/m3
C. 120 kg/m3
D. 960 kg/m3
E. 1820 kg/m3
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Alternatip lain selain seperti cara nomor 3 di atas:\begin{align*}v"&=\left ( 1- \frac{\rho _b}{\rho _c}\right )V\\0,2V&=\left ( 1- \frac{\rho _b}{1200}\right )V\\1-0,2&=\frac{\rho _b}{1200}\\\rho_b&=0,8(1200)\\\rho_b&=960\frac{kg}{m^3}\end{align*}
5. Sebuah pipa air mempunyai luas penampang 2,5cm2. Jika kecepatan aliran air yang keluar 0,2 meter/detik, maka debit air yang keluar adalah....
A. 25 cm3/detik
B. 50 cm3/detik
C. 55 cm3/detik
D. 65 cm3/detik
E. 70 cm3/detik
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}Q&=A.v\\Q&=2,5.20\\Q&=50cm^{3}s^{-1}\end{align*}
6. Pompa hidrolik mempunyai penampang A1 = 10 cm2 dan A2 = 30 cm2. Jika beban pada penampang A1 seberat 50 N, maka beban yang terangkat pada penampang A2 adalah ....
A. 50 N
B. 150N
C. 300 N
D. 500 N
E. 1500 N
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\frac{F_{1}}{F_{2}}&=\frac{A_{1}}{A_{2}}\\\\\frac{50}{F_{2}}&=\frac{10}{30}\\\\F_{2}&=150N\end{align*}
7. Sebuah pesawat terbang dapat mengangkasa karena .....
A. Berat pesawat lebih kecil dari berat udara yang dipindahkan
B. Gaya angkat mesin pesawat
C. Perubahan momentum pesawat
D. Perubahan energi kinetik pesawat
E. Perbedaan tekanan dari aliran-aliran udara
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: Pesawat terbang dapat mengangkasa karena perbedaan tekanan dari aliran-aliran udara
8. Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1 : 2. Jika kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar 40 m/s, maka kecepatan air pada bagian pipa yang kecil adalah.......
A. 160 m/s
B. 40 m/s
C. 120 m/s
D. 20 m/s
E. 80 m/s
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\frac{v_{1}}{v_{2}}&=\frac{A_{2}}{A_{1}}\\\\\frac{v_{1}}{40}&=\frac{2}{1}\\\\v_{1}&=80m.s^{-1}\end{align*}
9. Sebuah balok es terapung dalam bejana berisi air. Jika diketahui massa jenis es dan air masing-masing 0,9 gram/cm3 dan 1 gram/cm3, maka bagian es yang terendam dalam air adalah .....
A. 90%
B. 75%
C. 60%
D. 25%
E. 10%
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}V^{'}&=\frac{\rho _{b}.V}{\rho _{c}}\\ \\V^{'}&=\frac{0,9.V}{1}\\ \\V^{'}&=0,90V\end{align*}
10. Sebuah ban dalam mobil diisi udara, volumenya 0,1 m3 dan massanya 1 kg. Jika ban tersebut digunakan sebagai pengapung di dalam air, maka beban maksimum yang dapat diapungkan oleh ban tersebut adalah ....
A. 1000 kg
B. 100 kg
C. 1001 kg
D. 99 kg
E. 101 kg
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\Sigma m&= \rho .V\\m+1&=1000.0,1\\m&=99kg\end{align*}
11. Pipa yang mempunyai penampang A1 dan A2 digunakan untuk mengalirkan air. Jika luas penampang A1 = 20 cm2, dan luas penampang A2 = 100 cm2, maka perbandingan kecepatan aliran pada penampang A1 dan A2 adalah ....
A. 1 : 1
B. 1 : 4
C. 1 : 2
D. 2 : 1
E. 5 : 1
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\frac{v_{1}}{v_{2}}&=\frac{A_{2}}{A_{1}}\\\\\frac{v_{1}}{v_{2}}&=\frac{100}{20}\\\\\frac{v_{1}}{v_{2}}&=\frac{5}{1}\end{align*}
12. Air terjun setinggi 20 m digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Setiap detik air mengalir 10 m3. Jika efisiensi generator 55% dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka daya rata-rata yang dihasilkan adalah....
A. 5500 kW
B. 1100 kW
C. 2500 kw
D. 110 kW
E. 2200 kW
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}P&=10^{4}Qh\eta \\\\P&=10^{4}10.20.0,55\\\\P&=1100kW\end{align*}
13. Air mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang pada masing-masing ujungnya 200 mm2 dan 100 mm2. Jika air dari penampang besar mengalir dengan kecepatan 2 m/s, maka kecepatan air pada penampang kecil adalah .....
A. 4 m/s
B. ½ m/s
C. 2 m/s
D. ¼ m/s
E. 1 m/s
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\frac{v_{1}}{v_{2}}&=\frac{A_{2}}{A_{1}}\\\\\frac{v_{1}}{2}&=\frac{200}{100}\\\\v_{1}&=4m.s^{-1}\end{align*}
14. Air mengalir dengan kecepatan 4 m/s dalam pipa yang berdiameter 14 mm. Debit air tersebut sama dengan....
A. 6154 cm3/s
B. 615,4 cm3/s
C. 61,54 cm3/s
D. 6,154 cm3/s
E. 0,615 cm3/s
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}Q&=A.v\\\\Q&=\frac{\pi d^{2}}{4}.v\\\\Q&=\frac{\pi 1,4^{2}}{4}.400\\\\Q&=615,4cm.s^{-1}\end{align*}
15. Jika tekanan hidrostatis pada kedalaman h adalah P, maka pada tekanan hidrostatis pada kedalaman 2h adalah ....
A. 0,25 P
B. 0,5 P
C. P
D. 4 P
E. 2 P
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \begin{align*}\\\frac{P_{1}}{P_{2}}&=\frac{h_{1}}{h_{2}}\\\\\frac{P}{P_{2}}&=\frac{h}{2h}\\\\P_{2}&=2P\end{align*}
16. Seorang pelajar yang massanya 50 kg, bergantung pada ujung sebuah pegas, sehingga pegas bertambah panjang 10 cm. Dengan demikian tetapan pegas bernilai....
A. 500 N/m
B. 5 N/m
C. 50 N/m
D. 20 N/m
E. 5000 N/m
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: Karena gaya yang dialami pegas adalah gaya berat (berat badan pelajar), maka berlaku :
\begin{align*} F &= k. \Delta x\\ W &= k.\Delta x\\m.g &= k.\Delta x\\50 (10) &= k (0,1)\\500 &= 0,1 k\\k &= 5000 N/m\end{align*}
17. Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan pelurunya. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan menekan pegas sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi g, maka konstanta pegas adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: Pada awal ditembakkan, energi potensial pegas diubah selurunhnya menjadi energi kinetik peluru sehingga berlaku :\begin{align*} E_{P pegas} &= E_{k peluru}\\\frac{1}{2} kx^2 &= \frac{1}{2} mv^2\\ kx^2 &= mv^2\end{align*}Karena konstanta pegas berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan peluru, maka kita dapat mensubstitusi persmaan kecepatan peluru berdasarkan konsep parabola. Dari rumus ketinggian kita peroleh :\begin{align*} h&=\frac{v^{2}\sin ^2\theta }{2g}\\v^2&=\frac{2gh }{\sin ^2\theta}\end{align*}Sekarang substitusi persamaan kecepatan di atas ke persamaan energi potensial pegas sehingga kita peroleh : \begin{align*} kx^2 &= mv^2\\ kx^2 &= \frac{2mgh }{\sin ^2\theta}\\ k &= \frac{2mgh }{x^2\sin ^2\theta}\end{align*}
