20+ Contoh Soal Fluida Statis dan Jawaban

Daniel Bernoulli tercatat dalam sejarah sains pada tahun 1726 yang mengungkapkan teorinya terkait fluida dan gerak cairan di akademi St Petersburg. Dalam fisika, fluida adalah cairan, gas atau bahan lain yang terus berubah bentuk di bawah tegangan geser yang diterapkan, atau gaya eksternal. Fluida memiliki modulus geser nol, atau dalam istilah yang lebih sederhana, adalah zat yang tidak dapat menahan gaya geser apa pun yang diterapkan padanya. Fluida dibagi dua cabang yaitu fluida statis dan fluida dinamis.

Fluida statis adalah bagian dari mekanika fluida yang berhubungan dengan fluida ketika tidak ada gerakan relatif antara partikel-partikel fluida. Biasanya ini mencakup dua situasi: saat fluida diam dan saat bergerak seperti benda padat yang kaku. Studi ini mencakup tentang kondisi di mana fluida diam dalam kesetimbangan yang stabil sebagai lawan dari fluida dinamis (studi tentang fluida yang bergerak).

1 – 10 Contoh Soal Fluida Statis dan Jawaban

1. Perhatikan gambar di dibawah!

Beberapa orang siswa akan melakukan penyelidikan tentang tekanan hidrostatik dengan menggunakan peralatan seperti pada gambar di atas. Berdasarkan percobaan dan teori tentang tekanan hidrostatik, maka pernyataan yang benar adalah….

a. Jika corong plastik diletakkan semakin dalam, maka air pada pipa U akan turun

b. Jika corong plastik diletakkan semakin dalam, maka air pada pipa U akan naik

c. Jika corong plastik diletakkan semakin dalam, air pada pipa U tetap

d. Jika corong plastik diletakkan semakin dalam, air dalam bejana akan naik

e. Jika corong plastik diletakkan semakin dalam,air dalam bejana turun

Jawaban : B

Pembahasan :

Jika corong plastik diletakkan semakin dalam, maka air pada pipa U akan naik. Ditinjau dari rumus dimana P = ρ . g . h tekanan berbanding lurus dengan kedalaman atau tinggi zat cair. Semakin dalam corong plastik diletakkan maka semakin naik pula air pada pipa U

2. Jika keempat balok kayu pada gambar (A,B,C,D) yang terbuat dari bahan yang sama dipukul dengan kekuatan (gaya) yang sama. Balok A,B,C, dan D memiliki luas penampang yang berbeda. Pernyataan yang benar di bawah ini adalah:

a. Balok A menancap lebih dangkal karena luas penampangnya sebanding dengan gaya yang diberikan

b. Balok B menancap lebih dalam karena luas penampangnya berbanding terbalik dengan gaya yang diberikan

c. Balok C menancap lebih dangkal karena luas penampangnya sebanding dengan gaya yang diberikan

d. Balok D menancap lebih dalam karena luas penampangnya berbanding terbalik dengan gaya yang diberikan

e. Balok B dan D menancap lebih dalam karena luas penampangnya sebanding dengan gaya yang diberikan

Jawaban : B

Pembahasan :

Tekanan merupakan besarnya gaya yang dilakukan tiap luas penampang, dimana semakin besar gaya yang diberikan maka tekanan akan semakin besar, begitu pun sebaliknya semakin besar luas penampang maka tekanannya akan semakin kecil, jadi yang memiliki tekanan yang besar adalah yang memiliki luas penampang kecil sehingga yang tertancap jauh adalah yang kecil luas penampangnya. Jadi, jawabannya adalah b.

3. Berikut ini gambar tentang tekanan hidrostatis yang dialami sebuah benda sebanding dengan kedalaman h, dengan massa jenis zat cair ρ sama. Maka besar tekanan hidrostatis yang paling besar dialami oleh …

Pernyataan yang benar adalah …

a. Titik A karena tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman, h.

b. Titik B dan C karena kedua titik tersebut berada pada tengah-tengah air.

c. Titik E karena tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman, h.

d. Titik A=B=C=D=E karena tekanan hidrstatis diteruskan ke segala arah sama besar

e. Titik A=B=C=D=E karena tekanan hidrstatis hanya dipengaruhi oleh massa jenis zat cair ρ.

Jawaban : A

Pembahasan :

Jawaban yang benar adalah c. Dilihat dari gambar diatas Titik E yang memiliki tekanan hidrostatis yang paling besar karena tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman h.

4. Tekanan yang bekerja pada benda dipengaruhi oleh besarnya gaya dan luas penampang. Dimana tekanan akan besar jika gaya yang diberikan diperbesar, namun tekanan akan kecil jika luas penampangnya diperbesar. Maka besarnya tekanan dapat dirumuskan….

Jawaban : C

Pembahasan :

Tekanan akan besar jika gaya yang diberikan diperbesar, namun tekanan akan kecil jika luas penampangnya diperbesar. Artinya tekanan berbading lurus dengan gaya yang diberikan pada benda, namun berbanding terbalik dengan luas penampangnya. Jadi, jawaban yang tepat opsi a

5. Tekanan oleh gaya sebesar F₁ terhadap pipa 1 yang memiliki luas penampang pipa A₁, akan diteruskan oleh fluida menjadi gaya angkat sebesar F₂ pada pipa 2 yang memiliki luas penampang pipa A₂ dengan besar tekanan yang sama. Pernyataan dapat dituliskan sebagai berikut…

a. F₁. F₂ = A₁. A₂

b. F₁. A₁ = F₂. A₂

c. F₁/ F₂ = A₁/A₂

d. F₁/A₁ = F₂/A₂

e. F₂/F₁ = A₂/A₁

Jawaban : D

Pembahasan :

Kita tinjau dari P₁ = P₂ dimana tekanan sama dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas penampangnya.

Simak Juga : Soal Perbandingan dan Skala

6. Ketika anda memeras ujung kantong plastik berisi air yang memiliki banyak lubang‚ air memancar dari setiap lubang dengan sama kuat. Hal ini dapat terjadi karena …

a. Debit air yang keluar dari lubang tersebut sama besar

b. Debit air yang keluar dari lubang tersebut tidak sama besar

c. Tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan tidak sama besar

d. Tekanan yang diberikan pada zat cair hanya sebagian diteruskan ke segala arah

e. Tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar

Jawaban : E

Pembahasan :

Sesuai dengan bunyi Hukum Pascal : Tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup diteruskan ke setiap titik dalam fluida dan ke dinding bejana.

7. Percobaan dibawah dirancang untuk membuktikan gaya ke atas pada benda tercelup.

Dari percobaan tersebut, pernyataan yang benar adalah….

a. Massa beban lebih ringan ketika berada di dalam air dari pada saat berada di udara

b. Besarnya gaya ke atas sama dengan berat zat cair yang dipindahkan

c. Massa beban jauh lebih berat saat berada di dalam air daripada saat berada di udara

d. Besarnya gaya ke atas sama dengan berat beban yang tercelup

e. Besarnya gaya ke atas sama dengan volume beban yang tercelup

Jawaban : B

Pembahasan :

Ditinjau dari hukum archimedes “Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya ataupun sebagian dalam suatu fluida benda itu akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan”.

8. Sebuah gelas berisi air kemudian sebutir telur mentah dimasukkan kedalam gelas tersebut. Posisi telur dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

1. Gelas yang berisi air
2. Gelas yang berisi air + 1 sendok garam
3. Gelas yang berisi air + 2 sendok garam

Maka posisi telur saat ditambahakan hingga 5 sendok garam adalah…

a. Posisi telur tetap melayang karena massa jenis air sama dengan massa jenis telur

b. Posisi telur tetap melayang karena massa jenis air bertambah

c. Posisi telur tetap melayang karena massa jenis larutan garam > massa jenis telur

d. Posisi telur akan terapung karena massa jenis larutan garam > massa jenis telur

e. Posisi telur akan terapung karena massa jenis telur semakain berkurang

Jawaban : D

Pembahasan :

Sebuah benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair, namun benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair. Setelah air + dengan 5 sendok garam maka massa jenis larutan garam akan semakin bertambah dan telurnya akan terapung. Jadi jawabannya d.

9. Sebuah perahu terapung di danau yang airnya memiliki kerapatan 1 g/cm³. Lalu perahu dibawa ke laut yang tidak terlalu jauh dari danau tadi. Di air laut yang kerapatannya 1,1 g/cm³, perahu tersebut juga terapung, maka …

a. Gaya Archimedes yang dialami perahu maupun volume yang tercelup tetap seperti semula.

b. Gaya Archimedes yang dialami perahu tetap besarnya dan volume yang tercelup berkurang.

c. Gaya Archimedes yang dialami perahu tetap besarnya dan volume yang tercelup bertambah.

d. Gaya Archimedes yang dialami perahu bertambah dan volume yang tercelup berkurang

e. Gaya Archimedes yang dialami perahu berkurang dan volume yang tercelup berkurang

Jawaban : D

Pembahasan :

Kapal yang berlayar di danau akan tenggelam lebih dalam daripada saat berlayar dilaut. Hal ini disebabkan karena air laut banyak mengandung garam sehingga kerapatannya lebih besar daripada kerapatan air danau. Lihat persamaa F = ρ . g . V dimana V = F / ρ . g dimana gaya archimedes yang dialami perahu bertambah dan volume yang tercelup berkurang

10. Besarnya tegangan permukaan air sabun dapat ditentukan dengan menggunakan sebuah kawat. Pada keadaan setimbang, maka gaya permukaan air sabun sama dengan gaya berat kawat. Lapisan air sabun memiliki dua permukaan maka gaya permukaan bekerja sepanjang 2l, maka besarnya tegangan permukaan zat cair dapat dinyatakan:

a. γ = 2F/l

b. γ = 2F/2l

c. γ = F/2l

d. γ = 2l /F

e. γ = 2l /2F

Jawaban : C

Pembahasan :

Misalkan, gaya yang kita kerahkan adalah T, maka besar gaya ke bawah adalah gaya T ditambah berat kawat, W. Sehingga resultan gaya pada kawat dapat kita tuliskan: F = T + W F adalah gaya yang menyebabkan kawat kedua naik ke atas. Gaya ini adalah gaya tegangan permukaan. Misalkan, panjang kawat kedua adalah l, larutan sabun yang mengenai kawat kedua memiliki dua permukaan sehingga gaya permukaan bekerja sepanjang 2l.

Gaya F yang bekerja pada kawat sebanding dengan panjang permukaan. Kita bisa menuliskannya sebagai: F = γd γ adalah koefisien tegangan permukaan, d adalah panjang permukaan, F adalah gaya tegangan permukaan. Pada contoh ini panjang permukaan adalah 2l sehingga kita bisa menuliskan: γ = F/2l. Jadi jawaban yang benar adalah c

11 – 20 Contoh Soal Fluida Statis dan Jawaban

11. Sebatang jarum dengan massa m sehingga menghasilkan gaya permukaan F dan panjang permukaan L diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan air. Besar tegangan permukaan γ akan besar jika gaya permukaan F diperbesar, namun besar tegangan permukaan γ akan kecil jika panjang permukaan L diperbesar. Maka, besarnya tegangan permukaan dapat dirumuskan…

a. γ = F/L      

b. γ = FxL     

c. γ = L/F

d. γ = 2F/L

e. γ = FxL/2

Jawaban : A

Pembahasan :

Besar tegangan permukaan γ akan besar jika gaya permukaan F diperbesar, namun besar tegangan permukaan γ akan kecil jika panjang permukaan L diperbesar. Maka jawaban yang benar adalah γ = F/L

12. Seorang anak mempunyai batu yang beratnya 30N jika ditimbang di udara. Kemudian anak tersebut memasukkan batu yang digantungkan pada neraca pegas ke dalam wadah yang berisi air, ternyata berat batu yang ditunjukkan pada neraca pegas adalah 22N lebih ringan saat ditimbang di udara. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya ke atas F_A. Maka beratnya batu dalam air dapat dirumuskan…

a. w_air = w_u – F_A

b. w_air = w_u + F_A

c. w_air = w_u / F_A

d. w_air = w_u x F_A

e. w_air = (w_u x F_A)/₂

Jawaban : A

Pembahasan :

Batu yang ditimbang diudara akan lebih berat dibandingkan dengan batu yang berada didalam air. Karena hal ini dipengaruhi adanya gaya ke atas F_a. Dimana W_U = F+W_zc sehingga berat batu dalam air dirumuskan dengan W_zc = W_U – F_A. Jadi, jawaban yang benar adalah a.

13. Sebuah benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair, namun benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.

Berdasarkan data pada tabel di atas, maka pernyataan yang benar adalah…

a. Benda A terapung dalam air dan benda B terapung dalam air

b. Benda A terapung dalam air dan benda B tenggelam dalam gliserin

c. Benda A tenggelam dalam gliserin dan benda B terapung dalam air

d. Benda A terapung dalam gliserin dan benda B tenggelam dalam air

e. Benda A tenggelam dalam air dan benda B tenggelam dalam gliserin

Jawaban : D

Pembahasan :

Kita ketahui bahwa ρ_air > ρ_b maka benda akan terapung, jika ρ_a<ρ_b maka benda akan tenggelam. Dilihat dari tabel diatas benda A dan benda B memiliki massa jenis yang berbeda. Dimana benda A 0,9g/cm³ dan benda B 1,1g/cm³ begitu pun dengan massa jenis zat cair antara air dan gliserin yang memiliki massa jenis yang berbeda pula. Jadi dapat di simpulkan bahwa benda A terapung dalam gliserin dan benda B tenggelam dalam air.

14. Sebuah wadah berisi zat cair (minyak, air, gliserin dan raksa) yang memiliki massa jenis yang berbeda sesuai pada tabel di bawah ini. Posisi zat cair dalam wadah dipengaruhi oleh besar massa jenis zat cair itu sendiri.

Berdasarkan data di atas, maka posisi zat cair yang benar adalah…

Jawaban : C

Pembahasan :

Jawaban yang benar adalah c. Dalam tabel diatas Posisi zat cair dalam wadah dipengaruhi oleh besar massa jenis zat cair itu sendiri. Jadi kita susun terlebih dahulu dari zat cair yang memiliki massa jenis yang paling kecil yakni minyak, air, gliserin dan terakhir raksa.

15. Kotoran pakaian lebih cepat hilang jika dicuci dengan air sabun atau deterjen atau air panas dibandingkan dicuci dengan air murni karena…

a. Air murni memiliki tegangangan permukaan yang rendah dari air panas atau air sabun

b. Air murni yang permukaannya bersifat mudah membasahi dinding atau permukaan kain

c. Air murni yang permukaannya kecil susah membasahi dinding atau kain

d. Air panas atau deterjen telah mengalami penurunan tegangan permukaan, mudah membasahi kain dan melarutkan kotoran

e. Air panas atau deterjen telah mengalami kenaikan tegangan permukaan, mudah membasahi kain dan melarutkan kotoran

Jawaban : D

Pembahasan :

Hal ini sangat sukar dilakukan karena adanya tegangan permukaan. Mau tidak mau nilai tegangan permukaan air harus diturunkan dahulu. Kita bisa menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air panas. Makin tinggi suhu air, maka baik karena semakin tinggi suhu air, semakin kecil tegangan permukaan. Alternatif lainnya adalah menggunakan sabun. Pada suhu 20 ^oC, nilai Tegangan Permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m.

Coba bandingkan antara air sabun dan air panas, manakah nilai tegangan permukaan paling kecil ? Pada 100 ^oC, nilai tegangan permukaan air panas = 58,90. Pada suhu 20 ^oC, nilai tegangan permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Lebih menguntungkan pakai sabun… airnya juga tidak panas. Jadi, jawaban yang benar adalah d.

Simak Juga : Soal Garis dan Sudut

16. Suatu ketika sebuah silet mengapung saat diletakkan di atas permukaan air dalam gelas, kemudian air tersebut ditambahkan larutan sabun, sesaat kemudian silet tenggelam. Hal ini disebabkan oleh….

a. massa jenis air bertambah

b. massa jenis air berkurang

c. massa jenis silet bertambah

d. tegangan permukaan air bertambah

e. tegangan permukaan air berkurang

Jawaban : A

Pembahasan :

Jawaban yang benar adalah a massa jenis air bertambah. Sebelumnya telah kita ketahui bahwa Sebuah benda akan terapung jika massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair, namun benda akan tenggelam jika massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair. Nah, pada saat air ditambahkan dengan sabun maka otomatis massa jenis air akan bertambah dan silet akan tenggelam.

17. Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Dalam kehidupan sehari-hari, gejala tegangan permukaan dapat terlihat pada:

1. Tetesan embun di daun yang berbentuk bola
2. Serangga yang hinggap pada permukaan air
3. Naiknya minyak melalui sumbu kompor
4. Jarum atau silet yang diletakkan perlahan diatas air tidak tenggelam.
5. Saat meniup air sabun terjadi gelembung – gelembung balon di udara.

Pernyataan yang benar adalah …

a. 1, 2 dan 3

b. 2, 3, dan 4

c. 1, 3 dan 5

d. 2 dan 4

e. Semua benar

Jawaban : E

Pembahasan :

Jawaban yang benar ialah e semua benar. Tegangan permukaan inilah yang menyebabkan tetes-tetes cairan cenderung berbentuk bola. Saat tetesan terbentuk, tegangan permukaan berusaha meminimalkan luas permukaannya sehingga permukaannya tertarik dan membentuk bola. Tegangan permukaan ini juga yang menyebabkan serangga dan benda-benda ringan tidak tenggelam, titik-titik air di daun cenderung untuk membulat, dan daun teratai dapat terapung di permukaan air danau.

18. Kapilaritas merupakan peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler (pembuluh sempit). Dalam kehidupan sehari-hari, gejala kapilaritas dapat terlihat pada:

1. Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor
2. Nyamuk yang tidak tenggelam jika berada di atas permukaan air
3. Basahnya dinding rumah pada saat musim penghujan
4. Naiknya air pada pembuluh kayu
5. Kain yang terkena air akan basah.

Pernyataan yang benar adalah …

a. 1, 2 dan 3

b. 2, 3, dan 4

c. 1, 3 dan 5

d. 2 dan 4

e. Semua benar

Jawaban : E

Pembahasan :

Sekarang kita meninjau pengaruh tegangan permukaan pada pipa kapiler. Bila gaya tarik menarik antara molekul yang sejenis disebut kohesi, maka gaya tarik antara molekul yang tidak sejenis disebut adesi. Salah satu contoh adesi adalah gaya tarik antara cairan dengan dinding pipa kapiler. Pada pipa kapiler terdapat gaya kohesi yaitu antarmolekul cairan yang membentuk tegangan permukaan dan gaya adesi antara cairan dengan dinding pipa. Bila gaya kohesi cairan lebih besar dari adesi maka airan tidak akan membasahi dinding airannya. karena hal yang menujukkan gelaja kapilaritas kohesi dan adesi antara molekul yang saling tarik menarik jadi jawabannya e.

19. Sebuah wadah berisi air kemudian sebuah pipa kalpiler dimasukkan ke dalam wadah seperti pada gambar di bawah ini.

Pernyataan yang sesuai dengan gambar di atas adalah…

a. Permukaan air dalam pipa kapiler lebih tinggi dari permukaan air di luar pipa kapiler karena adhesi air < kohesi antar molekul air dengan kaca.

b. Permukaan air dalam pipa kapiler lebih tinggi dari permukaan air di luar pipa kapiler karena adhesi air > kohesi antar molekul air dengan kaca.

c. Permukaan air dalam pipa kapiler lebih tinggi dari permukaan air di luar pipa kapiler karena adhesi air = kohesi antar molekul air dengan kaca.

d. Permukaan air dalam pipa kapiler lebih rendah dari permukaan air di luar pipa kapiler karena sudut kontak θ >90⁰

e. Permukaan air dalam pipa kapiler lebih rendah dari permukaan air di luar pipa kapiler karena sudut kontak θ <90⁰

Jawaban : A

Pembahasan :

gaya tarik menarik antara molekul yang sejenis disebut kohesi, gaya tarik antara molekul yang tidak sejenis disebut adesi. Dilihat dari gambar diatas maka permukaan air dalam pipa kapiler lebih tinggi dari permukaan air luar pipa kapiler karena adhesi<kohesi antar molekul air dengan kaca. Jadi jawaban yang benar adalah a.

20. Salah satu penerapan tekanan hidrostatik dalam kehidupan sehari-hari adalah pemasangan infus pada pasien. Saat pasien menerima infus, maka botol infus harus digantung pada ketinggian tertentu. Alasan yang benar untuk menjelaskan hal tersebut….

a. Botol infus digantung agar lebih mudah mengalir ke tubuh pasien

b. Botol infus digantung agar darah lebih cepat masuk ke tubuh pasien

c. Botol infus digantung agar tekanan zat cair pada infus sama dengan tekanan dalam tubuh pasien

d. Botol infus digantung agar tekanan zat cair pada infus lebih kecil dari tubuh pasien sehingga darah mampu mengalir ke tubuh pasien

e. Botol infus digantung agar tekanan zat cair pada infus lebih besar dari tubuh pasien sehingga darah mampu mengalir ke tubuh pasien

Jawaban : E

Pembahasan :

Sebelum infus dipasang biasanya dilakukan pengukuran tekanan darah pasien. Hal ini dilakukan karena pemasangan infus harus memperhatikan tekanan darah pasien. Dimana tekanan infus harus lebih tinggi dari tekanan darah pasien agar cairan infus mengalir ke dalam tubuh pasien. Jika tekanan darah pasien lebih besar dari tekanan cairan infus maka yang terjadi darah pasien akan mengalir melalui selang infus menuju kantong infus. Jawaban e.

Sudah selesai membaca dan berlatih soal ini ? Ayo lihat dulu Daftar Soal Fisika

Posting terkait:

40+ Soal Gerak Melingkar Pilihan Ganda dan Jawaban [Update]

30+ Contoh Soal Usaha dan Energi dan Jawaban [Update]

20+ Contoh Soal Momentum dan Impuls dan Jawaban [Update]