contoh soal fluida statis | 48 soal dan pembahasan

daftar isi:

• Hukum Pascal dan Tekanan Zat Padat
• Tekanan Hidrostatis dan hukum dasar hidrostatis
• hukum Archimedes dan Gaya apung
• Kapilaritas fluida / zat cair
• viskositas fluida / zat cair

hukum pascal dan tekanan zat padat

1. Kotak yang luas alasnya 2 m² dan beratnya 20 N. berapakah tekanannya……
a. 10 N         

b. 20 N          

c. 30 N          

d. 40 N

e. 50 N

jawab: A

P = F/A

P = 20/2

P = 10 N

2. Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah tabung U yang berisi zat cair dan diberi pengisap (berat dan gesekan diabaikan). Agar pengisap tetap seimbang , maka beban F2 yang harus diberikan adalah ....

a. 150 N
b. 400 N
c. 600 N
d. 1200 N
e. 2400 N

jawab: C

pembahasan:

dengan hukum pascal

F₁/F₂ = A₁ / A₂

20/F₂  = 30/900

F_{2 = 600 N}

3.Tekanan yang diberikan pada zat akan diteruskan ke segala arah oleh zat cair itu sama besar. Pernyataan tersebut dinamakan ....
a. Hukum Boyle              

b. Hukum Archimedes     

c. Hukum Pascal

d. Hukum Newton

e. Hukum Bernoulli 

Jawab: C

4.Sebuah alat pengangkat mobil menggunakan luas penampang pengisap kecil 10 cm² dan pengisap besar 50 cm². Berapakah gaya yang harus diberikan agar dapat mengangkat sebuah mobil 20.000 N?
a. 40 N

b. 400 N

c. 4000 N

d. 40.000 N

e. 4 N

jawab: C

pembahasan:

hukum pascal

F/A = F/A

20000/50 = F / 10

F = 4000 N 

5. Apabila suatu benda tenggelam di dalam air, berarti ....
a. benda tersebut berat

b. benda tersebut ringan  

c. massa jenis benda lebih besar 1 kg/m²

d. massa jenis benda lebih kecil dari 1 kg/m²

e. airnya kental

jawab: C

6. Sejumlah bejana berisi cairan ditutup dengan sebuah piston bermassa M dan luas penampang A. Pada piston diletakkan beban bermassa m sehingga tekanan cairan pada kedalaman h dari permukaan cairan sama dengan P. Tekanan tersebut sama dengan 151 kPa pada kedalaman 10 cm dan sama dengan 153 kPa pada kedalaman 30 cm. Tekanan udara luar 10⁵ Pa, g = 10 m/s² dan massa jenis cairan 1000 kg/m³. Jika massa beban 0,4 kg dan luas penampang piston 1,0 cm², maka massa piston sama dengan.... (soal UTBK SBMPTN 2022 )

A. 0,1 kg
B. 0,2 kg
C. 0,3 kg
D. 0,4 kg
E. 0,5 kg

Diketahui:

massa piston = M

luas penampang piston = A = 1 cm² = 0,0001 m²

massa beban = m = 0,4 kg

sehingga gaya karena beban sebesar =

F = m.g = 0,4 . 10 = 4 N

dan tekanan yang dihasilkan oleh beban dan piston sebesar =

Pm = F/A 

Pm = (0,4 + M).10/0,0001

Pm = 40000 + 100000M

kedalaman = h

saat kedalama 10 cm

P10 = 151 000 Pa

saat kedalam 30 cm

P30 = 153 000 Pa

rumus tekanan total 

P = Po  + 𝜌.g.h + Pm

saat kedalama 10 cm atau 0,1 m

151 000 = 100 000 + 1000 . 10 . 0,1 + 40000 + 100000M 

151 000 - 100 000 - 1000 - 40000 = 100000M

10 000 = 100000 M

M = 0,1 kg

7. Jika keempat balok kayu pada gambar (A,B,C,D,E) yang terbuat dari bahan yang sama dipukul dengan kekuatan (gaya) yang sama. Balok A,B,C,D dan E 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 E menancap lebih dalam karena luas penampangnya sebanding dengan gaya yang diberikan

Jawaban : D

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 D

---

tekanan hidrostatis dan hukum dasar hidrostatis

soal fluida statis no. 8

sebuah arloji tertulis water resist 5 Bar. jika tekanan atmosfer sebesar 1 atm ( 1 atm = 1,01 10⁵Pa) berapakah daya tahan atau kedalaman maksimal saat berada di dalam air tawar....

A. 10 meter

B. 100 meter

C. 90 meter

D. 9,8 meter

E. 8,99 meter

jawab:
pembahasan soal:

5 bar = 5 10⁵ Pa

⍴ air = 1000 kg/m^3

rumus tekanan mutlak hidrostatis 

P = Po + ⍴ . g . h

5 10⁵ = 1,01 10⁵ + 1000 . 10 . h

5 10⁵ - 1,01 10⁵ = 1000 . 10 . h

8,99 . 10⁵ = 10^{4 .} h

h = 89,9 meter

soal fluida statis no. 9 (hukum dasar hidrostatis)

perhatikan gambar bejana berhubungan berikut yang diisi air dan minyak

jika massa jenis minyak 800 kg/m^3. maka tinggi air pada pipa kanan (h) sebesar... cm

A. 8

B. 16

C. 3,2

D. 6,4

E. 10

jawab: D

pembahasan:

⍴ . g . h = ⍴ . g . h

⍴ .  h = ⍴  . h

800 . 8 = 1000 . h

h = 6,4 cm 

soal fluida statis No. 10 (hukum dasar hidrostatis)

pipa U diisi tiga cairan dengan tinggi seperti berikut

massa jenis caian x = 0,8 gr/cm^3 dan Z = 0,5 gr/cm^3. jika tinggi air kanan diukur dari batas bawah cairan merah adalah 4 cm. tinggi caian Z diukur dari batas atas atas air adalah...
A. 2,25 cm

B. 4,4 cm

C. 5 cm

D. 6 cm

E. 10 cm

Jawab: B

Pembahasan :

P di kiri = P dikanan

ρ . h = ρ.h + ρ.h

0,8 . 8 = 1. h + 0,5. 4

6,4 = h + 2

h = 4,4 cm

Soal UTBK 2021 : tentang elastisitas 3 dimensi
11. Sebuah bola pejal tenggelam ke dasar laut sehingga jari-jarinya berubah menjadi r akibat perubahan tekanan ΔP. Jika modulus bulk bola sebesar B, volume bola mula-mula adalah ....
Jawab:
Pembahasan:
Rumus modulus bulk:

Soal UTBK 2021 

12. sebuah bejana berhubungan pipa U diisi dua buah cairan dengan massa jenis yang berbeda yaitu A dan B. jika massa jenis cairan A adalah 1000 kali lipat dari massa jenis udara dan setengah kali dari massa jenis caian B. saat ujung pipa terbuka B ditiup mendatar denga laju udara v menyebabkan ketinggian kolom cairan seperti gambar. Jika ha - 2 hb = h cm. besar v sebesar…. m/s

(A) 100√h)
(B) 200√(-2h)
(C) 100√(-2h)
(D) 200√(-h)
(E) 10√(-2h)

jawab: C

Pembahasan :

- hukum bernoulli untuk menghitung tekanan udara pada ujung atas kedua pipa

P_0A+ 1/2ρν_A² + ρgh_A= P_0B + 1/2ρν_A² + ρgh 

P_0A = P_0B + 1/2 . ρ . ν²

- hukum dasar hidrostatis

P_kiri = P_kanan

P_0A+ ρgh_A= P_0B + ρgh_B

P_0B+ 1/2.ρν² + (ρgh)_A P_0B+ (ρgh)_B

1/2 . ρ . v² + 10000ρ.hA = 2000ρ.10.hB

1/2 . v² + 10000hA = 20000.hB

1/2 v² = 20000hb - 10000ha

 1/2 v² = -10000 (ha - 2hb)

1/2 v² = - 10000 h

v² = -20000h

v= 100√(-2h)

soal dan pembahasan usp bks fisika 2020 

13. Dalam suatu penelitian ilmiah disusun hipotesis: “Semakin dalam suatu titik dalam fluida yang diam, semakin besar tekanan hidrostatisnya .” Besaran yang harus diubah-ubah dan dijaga tetap dalam percobaannya adalah ….

A.     Kedalam titik dan tekanan hidrostatis.

B.     Kedalam titik dan massa jenis fluida.

C.     Tekanan hidrostatis dan massa jenis.

D.     Tekanan hidrostatis dan kedalaman titik.

E.      Massa jenis dan kedalaman titik.

Jawab: B

Pembahasan:

Variable kotrol (tetap) : massa jenis fluida

Variable manipulasi (yang dirubah) : kedalaman titik

Variable respon : tekanan hidrostatis

14. Tinggi suatu daerah adalah 300 m dari permukaan air laut. Tekanan atmosfer di tempat tersebut adalah ....
a. 73 cmHg          c. 80 cmHg
b. 72 cmHg         d. 79 cmHg
jawab: A

300/100 = 3

trekanan atmosfer:

P = 76 -3 = 73

15. Hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika ....
a. bentuk bejana berbeda
b. jumlah bejana lebih dari dua
c. luas penampang bejana tidak sama
d. dalam bejana terdapat pipa kapiler
jawab: D

EHB BKS 2021 fisika provinsi jawa timur.

No. 16 tipe:Pilihan Ganda

Air laut mempunyai kerapatan 1,02 gr/cm³. Kerapatan itu menyebabkan tekanan yang dihasilkan oleh Kolom air taut 10 meter sama dengan tekanan sebesar 1 atm. Sedangkan tekanan pada suatu titik juga dipengaruhi oleh tekanan udara di atas permuKaan air laut. Tekanan udara dipermuKaan air laut sebesar 1 atm (1 atm = 100 kpa = 76 cmHg)
Penyelaman melakukan penyelaman pada Kedalaman tertentu untuK mengamati biota laut. Tetapi untuk berada pada posisi yang tetap seperti pada gambar, penyelam haus melawan arus laut Kecepatan arus laut pada kedalaman seperti pada gambar sebesar 2 m/s.
Pada saat penyelamannya berubah-ubah Kedalaman, penyelam tersebut merasakan adanya perubahan tekanan. Untuk mengantisipasi perubahan tekanan tesebut maka penyelam tersebut menggunakan penutup telinga.
Jiaa penyelam sedang berada pada kedalaman h meter di bawah permukaan air laut, tekanan pada titik tempat penyelam tersebut yang disebabkan oleh kedalaman dan tekanan udara memenuhi...
A. (1.000h + 100) kPa
B. 1.000 h kPa
C. (100 h - 100) kPa
D. (100 + 10 h) kPa
E. 100 h kPa
Jawab: D
Pembahasan:
P = Po + ρ.g.h
P = 100 kPa + 1000.10.h Pa
P = 100 kPa +10h kPa
P = (100k + 10h)kPa
Keterangan:
Po = tekanan udara dipermukaan
ρ = massa jenis
g = pecepatan gravitasi = 10 m/s²
h = kedalaman

17.  Ke dalam pipa U yang mula-mula berisi air, kemudian dituangkan cairan yang massa jenisnya
0,6 gram/cm³ setinggi 70 mm pada salah satu kakinya. Permukaan air pada bagian tersebut akan
turun sejauh … 
A.      4,2 cm
B.       3,6 cm
C.       2,8 cm
D.      2,1 cm
E.       1,4 cm
Jawaban : A
Pembahasan
Pada pipa U berlaku Hukum Pokok Hidrostatis, 

P_A = P_B 

ρ_A g h_A = ρ_B g h_B 

1. h_A = 0,6 . 7

h_A = 4,2 cm

---

hukum archimedes dan gaya apung

18.   Gaya Archimedes yang bekerja pada benda saat dimasukkan ke dalam fluida ditentukan oleh ….

a. massa benda dan keadaan benda di cairan

b. volume benda dan keadaan benda di cairan

c. volume benda dan massa jenis cairan

d. massa benda dan massa jenis

e. massa cairan dan kedalaman benda di cairan

JAWAB: C

Pembahasan:

sesuai dengan rumus gaya archimedes:

F = ρ.g.V_{benda yang tercelup}

F = gaya archimedes

ρ = massa jenis benda

V_{benda yang tercelup} = volume banda yang tercelup di dalam fluida/ cairan

19. Sepotong besi bermassa 4 kg dan massa jenisnya 8 gr/cm³ dimasukkan ke dalam air yang massa jenisnya 1 gr/ cm³. Di dalam air berat besi tersebut sebesar ....

a. 5 N                    c. 20 N            e. 40 N

b. 15 N                  d. 35 N

 JAWAB: D 

berat di fluida= berat benda - gaya archimedes

= m.g - ρ.g.V_{benda yang tercelup}

= 4.10 - 1000.10.(4/8000)

= 40 - 5

= 35 N

20. Sepotong kaca di udara memiliki berat 25 N. Jika dimasukkan ke dalam air beratnya menjadi 15 N. Bila massa jenis air adalah 10³ kg/m³ dan percepatan gravitasinya 10 m/s² maka massa jenis kaca adalah ....

a. 1,5. 10³ kg/m³

b. 2,5. 10³ kg/m³

c. 3,5. 10³ kg/m³

d. 4,5. 10³ kg/m³

e. 5,5. 10³ kg/m³

JAWAB: B

Pembahasan:

Gaya Archimedes = berat di udara - berat di air

F_A = W_diudara – W _{di fluida}

ρ.g.V_{benda yang tercelup}  = 25 - 15

1000.10.V = 10

V = 10^-3

------------------------------------------------------

ρ = m/v

ρ = 2,5/10^-3

ρ = 2,5.10³ kg/m³

21. Sebuah gabus dimasukkan dalam air ternyata 75 % volume gabus tercelup dalam air, maka massa jenis gabus adalah ….

a. 1,75 gr/c³         d. 0,50 gr/ cm³

b. 1,00 gr/c³         e. 0,25 gr/ cm³

c. 0,75 gr/cm³

JAWAB: C

pembahasan:

 ρ_(air).g.V_{(benda yang tercelup)}  = ρ _(benda).g.V _(benda)

1000 . 10 . 0,75 V = ρ . 10 . V

ρ  = 750 kg/m³ = 0,75 gr/cm³

22.  Sebuah ban mobil berisi udara digunakan sebagai pengapung di dalam air, volume ban 0,1 m³ dan massanya 1 kg. jika massa jenis air 1 gr/cm³ dan percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka ban dapat menahan dan mengapungkan beban maksimum sebesar ….

a. 1001 kg             d. 100 kg

b. 1000 kg             e. 99 kg

c. 101 kg

JAWAB : E

pembahasan:

gaya achimedes air = berat ban + berat beban

 ρ.g.V =  m.g + m.g

1000 . 0,1 = 1 + m

m = 99 kg

23. Alat yang bukan merupakan penerapan hukum Archimedes adalah …

a. kapal laut

b. galangan kapal

c. balon udara

d. hidrometer

e. semprot obat nyamuk

JAWAB : E

Pembahasan:

Semprot obat nyamuk menggunakan prinsip Bernaulli

24. Balok yang tingginya 20 cm dan memiliki massa jenis 0,75 gram/cm³ mengapung di atas zat cair yang memiliki massa jenis 1,5 gram/cm³. Tinggi balok yang berada di permukaan zat cair adalah ….

A.   5 cm

B.   10 cm

C.   12 cm

D.   15 cm

E.   20 cm

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui

Ditanyakan: h_muncul

Jawab:

Tinggi balok yang muncul:

Jadi, tinggi balok yang muncul adalah 10 cm.

25. Sebuah benda mengapungdi atas air dengan massa jenis air 1 gram/cm³. Jika 7/10 bagian dari benda berada di bawah permukaan air, maka massa jenis benda adalah … gram/cm³.

A.   0,5

B.   0,6

C.   0,7

D.   0,8

E.   1,3

Jawaban: C

Diketahui:

Ditanyakan: ρ_B

Jawab:

Jadi, massa jenis benda adalah 0,7 gram/cm³.

26. Balok yang tingginya 40 cm dan massa jenisnya 0,75 gram cm^-3 mengapung di atas zat cair yang massa jenisnya 1,5 gram cm^-3, maka tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah ….

A.   10 cm

B.   20 cm

C.   40 cm

D.   60 cm

E.   80 cm

Jawaban: B

Diketahui:

Ditanyakan: h_muncul ?

Jawab:

Ketinggian balok yang tercelup di dalam zat cair dapat ditentukan dengan perhitungan berikut.

Tinggi balok yang muncul di atas permukaan zat cair dapat ditentukan dengan perhitungan:

Jadi, tinggi balok yang muncul di permukaan zat cair adalah 20 cm.

27.       Benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa jenisnya 920 kg.m^-3, ternyata ¼ bagiannya muncul di atas permukaan.

Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan diganti dengan cairan B yang massa jenisnya 1104 kg.m^-3?

A.     ¹/₅ bagian

B.     ²/₉ bagian

C.     ⁴/₉ bagian

D.     ¹/₁₀ bagian

E.      ¾ bagian

Jawab:

Pembahasan:

- Zat A

F = W

ρ_f g V = ρ_b g Vbf

920 V = ρ ¾ V

ρ_b = 920 . 4/3  V

- Zat B

F = W

ρ_f g V = ρb g Vbf

1104 V = 920. 4/3. Vbf

V_bf = 0,9  V

V yang diatas = (1 – 0,9) V = 0,1 V

Soal UTBK 2019 fisika No. 28 tentang fluida statis : Gaya Archimedes 

28. sebuah balok plastik homogen dimasukkan ke sebuah bejana yang penuh berisi cairan. jika massa jenis balok 0,96 g/cm³ dan massa jenis cairan 1,2 gr/cm³. maka rasio volume balok terhadap volume cairan yang tumpah adalah....
A. 3 : 5
B. 4 : 5
C. 5 : 4
D. 3 : 2
E. 2 : 1

Kunci jawaban: C
penyelesaian / pembahasan:

1,2 : 0,96    ------->  5 : 4

29. Suatu benda dikatakan tenggelam jika ….
a. ρ air = ρ benda      
b. ρ air > ρ benda      

c. ρ air ˂ ρ benda

d. ρ air = ρ benda

Jawab: C

30. Salah satu pemanfaatan hukum Archimedes adalah……
a. kapal selam          
b. pompa hidrolik      

c. bom atom

d. pesawat terbang

e. semprotan nyamuk

Jawab: A

31. Sebuah benda ditimbang di udara beratnya 50 N. Setelah ditimbang di dalam air beratnya menjadi 30 N. Benda tersebut mendapat gaya angkat sebesar ….
a. 50 N

b. 30 N

c. 20 N

d. 10 N

e. 5 N

Jawab: E

F = 50 - 30 = 20 N

---

kapilaritas fluida / zat cair

32. Apa yang dimaksud dengan kapilaritas fluida statis?

a. Kemampuan fluida untuk mengalir melalui pipa
b. Tekanan fluida di dalam kapiler
c. Kemampuan fluida untuk naik atau turun dalam kapiler
d. Sifat fluida yang mudah menguap
e. Tekanan atmosfer

Pembahasan
Jawaban yang benar adalah c. Kapilaritas fluida statis merujuk pada kemampuan fluida untuk naik atau turun dalam kapiler karena interaksi antara fluida dengan permukaan kapiler.

33. Faktor apa yang memengaruhi tinggi kenaikan atau penurunan fluida dalam kapiler?

a. Hanya jenis fluida
b. Radius kapiler
c. Hanya gravitasi
d. Temperatur
e. Kedalaman fluida

Pembahasan
Jawaban yang benar adalah b. Tinggi kenaikan atau penurunan fluida dalam kapiler dipengaruhi oleh radius kapiler, serta sifat-sifat fluida dan gravitasi.

34. Mana yang benar tentang kapilaritas fluida?

a. Fluida selalu naik dalam kapiler
b. Kapilaritas tidak dipengaruhi oleh sudut kontak
c. Air akan naik lebih tinggi dalam kapiler dengan sudut kontak yang lebih besar
d. Semua fluida menunjukkan kapilaritas yang sama
e. Kapilaritas hanya terjadi pada fluida dengan viskositas tinggi

Pembahasan 3
Jawaban yang benar adalah c. Kapilaritas fluida dipengaruhi oleh sudut kontak antara fluida dan permukaan kapiler, dan air akan naik lebih tinggi dalam kapiler dengan sudut kontak yang lebih besar.

35. Mengapa minyak lebih tinggi naik dalam sebuah pipa kapiler daripada air?

a. Minyak lebih viskos daripada air
b. Minyak memiliki massa jenis yang lebih besar
c. Minyak lebih ringan daripada air
d. Air lebih berat daripada minyak
e. Minyak lebih bersifat kapiler daripada air

Pembahasan 4
Jawaban yang benar adalah a. Minyak lebih tinggi naik dalam pipa kapiler daripada air karena minyak memiliki viskositas yang lebih tinggi daripada air.

36. Apa yang disebut dengan "hukum Jurin"?

a. Hukum yang mengatur fluida dalam pipa
b. Hukum yang menjelaskan kapilaritas fluida
c. Hukum yang mengatur tekanan atmosfer
d. Hukum yang mengatur viskositas fluida
e. Hukum yang menjelaskan efek gravitasi pada fluida

Pembahasan 5:
Jawaban yang benar adalah b. Hukum Jurin adalah hukum yang menjelaskan kapilaritas fluida, khususnya mengenai tinggi naik atau penurunan fluida dalam pipa kapiler.

37. Sebuah kapiler berbentuk tabung memiliki radius 0,2 mm. Jika air dimasukkan ke dalam kapiler ini, kenaikan air dalam kapiler dapat dihitung menggunakan rumus kapilaritas sebagai berikut:

\[h = \frac{{2 \cdot \gamma \cdot \cos(\theta)}}{{r \cdot \rho \cdot g}}\]

Dalam rumus ini, \(h\) adalah tinggi kenaikan air dalam kapiler, \(\gamma\) adalah tegangan permukaan air, \(\theta\) adalah sudut kontak, \(r\) adalah radius kapiler, \(\rho\) adalah massa jenis air, dan \(g\) adalah percepatan gravitasi. Jika \(\gamma = 0,072\) N/m, \(\theta = 20^\circ\), \(\rho = 1000\) kg/m³, dan \(g = 9,8\) m/s², berapakah tinggi kenaikan air dalam kapiler tersebut?

a. 0,003 mm
b. 3,0 mm
c. 30 mm
d. 300 mm
e. 3000 mm

Pembahasan :
Masukkan nilai-nilai ke dalam rumus:
\[h = \frac{{2 \cdot 0,072 \cdot \cos(20^\circ)}}{{0,0002 \cdot 1000 \cdot 9,8}} \approx 3 \text{ mm}\]

Jadi, jawaban yang benar adalah b, yaitu 3,0 mm.

38. Kapilaritas dipengaruhi oleh sudut kontak antara fluida dan permukaan kapiler. Jika sudut kontak adalah 30°, bagaimana tinggi kenaikan air dalam kapiler 0,5 mm saat menggunakan rumus kapilaritas yang sama seperti pada soal 1?

a. 0,5 mm
b. 1,0 mm
c. 1,5 mm
d. 2,0 mm
e. 2,5 mm

Pembahasan :
Masukkan nilai-nilai baru ke dalam rumus:
\[h = \frac{{2 \cdot 0,072 \cdot \cos(30^\circ)}}{{0,0002 \cdot 1000 \cdot 9,8}} \approx 1 \text{ mm}\]

Jadi, jawaban yang benar adalah b, yaitu 1,0 mm.

39. Jika dua kapiler dengan radius yang sama digunakan untuk mengangkat dua jenis cairan yang berbeda, dan massa jenis cairan kedua adalah dua kali lipat dari massa jenis cairan pertama, berapakah tinggi kenaikan cairan kedua dibandingkan dengan cairan pertama?

a. Lebih tinggi dua kali lipat
b. Lebih tinggi setengahnya
c. Sama tinggi
d. Lebih rendah dua kali lipat
e. Tidak dapat ditentukan

Pembahasan Karena kedua kapiler memiliki radius yang sama, maka tinggi kenaikan cairan bergantung pada massa jenis (\(\rho\)) seperti dalam rumus kapilaritas. Jadi, tinggi kenaikan cairan kedua akan dua kali lipat tinggi kenaikan cairan pertama. Jadi, jawaban yang benar adalah a, yaitu lebih tinggi dua kali lipat.

40. Jika kapiler dengan radius 0,1 mm digunakan untuk mengangkat minyak dengan tegangan permukaan 0,03 N/m, sudut kontak 45°, dan massa jenis 800 kg/m³, berapakah tinggi kenaikan minyak dalam kapiler tersebut?

a. 5,4 mm
b. 6,0 mm
c. 7,2 mm
d. 8,1 mm
e. 9,0 mm

Pembahasan
Masukkan nilai-nilai ke dalam rumus:
\[h = \frac{{2 \cdot 0,03 \cdot \cos(45^\circ)}}{{0,0001 \cdot 800 \cdot 9,8}} \approx 5,4 \text{ mm}\]

Jadi, jawaban yang benar adalah a, yaitu 5,4 mm.

41. Jika kapilaritas dipengaruhi oleh sudut kontak antara fluida dan permukaan kapiler, sudut kontak mana yang akan menghasilkan kenaikan cairan tertinggi dalam kapiler?

a. 0°
b. 30°
c. 60°
d. 90°
e. 120°

Pembahasan
Sudut kontak yang paling kecil (0°) akan menghasilkan kenaikan cairan tertinggi dalam kapiler berdasarkan rumus kapilaritas. Jadi, jawaban yang benar adalah a, yaitu 0°.

---

Viskositas fluida / zat cair

Soal 42:
Sebuah cairan memiliki viskositas kinematik sebesar 1.5 x 10^-6 m²/s. Jika gaya gesekan pada suatu benda yang bergerak dalam cairan tersebut adalah 0.3 N, berapakah kecepatan terminal benda tersebut jika benda tersebut memiliki jari-jari 1 meter?

a) 200 m/s
b) 300 m/s
c) 400 m/s
d) 500 m/s
e) 600 m/s

Pembahasan:
Kecepatan terminal benda dalam fluida dapat dihitung dengan rumus:
\[v_t = \frac{F}{6\pi \eta r},\]
di mana $F$ adalah gaya gesekan, $\eta$ adalah viskositas kinematik, dan $r$ adalah jari-jari benda tersebut. Substitusi nilai yang diberikan:
\[v_t = \frac{0.3}{6\pi \cdot 1.5 \times 10^{-6} \cdot r}.\]
\[v_t \approx \frac{200}{r}.\]
\[v_t \approx 200 m/s.\]

Soal 43:
Ketika suatu benda jatuh dalam cairan dengan percepatan gravitasi g dan mencapai kecepatan terminal, berapakah perbandingan kecepatan terminalnya dengan percepatan gravitasi tersebut?

a) 1:1
b) 2:1
c) 1:2
d) 3:2
e) 2:3

Pembahasan: 2:
Perbandingan kecepatan terminal (v) dengan percepatan gravitasi (g) adalah v: g = 1 : 1.

Soal 44:
Viskositas kinematik suatu cairan adalah 2 x x 10^-6^m^2s. Jika benda berjari-jari 0.1m jatuh bebas dalam cairan tersebut, berapakah kecepatan terminalnya?

a) 50 m/s
b) 100 m/s
c) 150 m/s
d) 200 m/s
e) 262 m/s

Pembahasan:
Kita bisa menggunakan rumus yang sama dengan Soal 1:
\[v_t = \frac{F}{6\pi \eta r}.\]
\[v_t = \frac{mg}{6\pi \eta r}.\]
\[v_t = \frac{0.1 \cdot 9.8}{6\pi \cdot 2 \times 10^{-6} \cdot 0.1}.\]
\[v_t \approx 261.80\, \text{m/s}.\]

Soal 45:
Viskositas kinematik suatu cairan adalah 1.8 x 10^-6^ {m}^2/s. Jika benda berjari-jari 0.05 m jatuh bebas dalam cairan tersebut, berapakah gaya gesekan yang bekerja pada benda?

a) 1 N
b) 2 N
c) 3 N
d) 4 N
e) 5 N

Pembahasan:
Kita bisa menggunakan rumus yang sama dengan Soal sebelumnya untuk mencari gaya gesekan ($F$):
\[F = 6\pi \eta r v_t.\]
\[F = 6\pi \cdot 1.8 \times 10^{-6} \cdot 0.05 \cdot v_t.\]
\[F \approx 0.00017v_t.\]
\[F \approx 4N\]
Soal 46:
Dalam konteks kecepatan terminal, benda mana yang akan mencapai kecepatan terminal lebih cepat, benda berjari-jari 0.1m atau benda berjari-jari 0.2m?

a) Benda berjari-jari 0.1 m
b) Benda berjari-jari 0.2 m
c) Kedua benda mencapai kecepatan terminal pada waktu yang sama
d) Tidak dapat diprediksi
e) Bergantung pada massa kedua benda

Pembahasan:
Benda berjari-jari 0.1 m akan mencapai kecepatan terminal lebih cepat karena kecepatan terminal berbanding terbalik dengan jari-jari benda.

Soal 47:
Gaya gesekan pada benda yang jatuh bebas dalam fluida tergantung pada:

a) Massa benda
b) Percepatan gravitasi
c) Kecepatan terminal
d) Viskositas fluida dan jari-jari benda
e) Waktu jatuh benda

Pembahasan:
Gaya gesekan tergantung pada viskositas fluida dan jari-jari benda (pilihan d).

Soal 48:
Jika viskositas kinematik suatu cairan meningkat, apa yang terjadi pada kecepatan terminal suatu benda yang jatuh bebas dalam cairan tersebut?

a) Meningkat
b) Menurun
c) Tetap
d) Bergantung pada massa benda
e) Bergantung pada bentuk benda

Pembahasan:
Jika viskositas kinematik meningkat, kecepatan terminal benda akan menurun.