PEMBAHASAN SOAL UJIAN NASIONAL TENTANG FLUIDA

Fluida merupakan salah satu topik yang sering muncul dalam ujian nasional bidang studi fisika. Materi yang sering keluar ialah tekanan hidrostatis dan konsep Hukum Bernoulli wacana kebocoran. Related topics :

Model soal yang pernah keluar dalam ujian nasional antara lain menghubungkan konsep fluida dinamis dengan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan, perbandingan tekanan yang dihasilkan oleh dua jenis fluida, dan menentukan waktu yang diperlukan untuk suatu fluida mencapai tanah dari titik kebocoran.

Model Soal :

  1. (UN 2006/2007)
    Dua ember A dan B diisi dengan zat cair yang berbeda massa jenisnya dengan ketinggian yang sama. Jika tekanan di dasar A sama dengan ⅘ tekanan di dasar B dan massa jenis zat cair A 1000 kg/m3, maka massa jenis zat cair B ialah ….

    A. 1250 kg/m3 C. 3000 kg/m3 E. 5000 kg/m3
    B. 2500 kg/m3 D. 4000 kg/m3

    Pembahasan :
    Pa = ⅘ Pb.
    ⇒ ρa.g.h = ⅘ ρb.g.h
    ⇒ ρa = ⅘ ρb
    ⇒ ρb = 54 ρa
    ⇒ ρb = 54 (1000)
    ⇒ ρb = 1250 kg/m3
    Jawaban : A. 

  2. (UN 2007/2008) Perhatikan gambar di bawah ini!
    Fluida statis

    Apabila ikan berada dalam akuarium ibarat terlihat pada gambar, maka tekanan yang dialami oleh ikan tersebut ialah …

    A. 2000 N/m2 C. 6000 N/m2 E. 12000 N/m2
    B. 4000 N/m2 D. 10000 N/m2

    Pembahasan :
    Diketahui massa jenis air ialah 1000 kg/m3 dan gravitasi 10 m/s2. Ikan berada pada kedalaman h = 60 − 40 = 20 cm dari permukaan air. Dengan demikian, ikan akan mengalami tekanan hidrostatis sebesar :
    Ph = WA = ρc.g.h
    ⇒ Ph = 1000 (10) (20 x 10-2)
    ⇒ Ph = 2000 N/m2
    Jawaban : A.

  3. (UN 2007/2008) Perhatikan peristiwa kebocoran tangki air pada lubang P dari ketinggian tertentu pada gambar berikut!

    Hukum Bernoulli

    Air yang keluar dari lubang P akan jatuh ke tanah setelah waktu t = ….

    A. ⅕√5 s C. ½√5 s E. 2√5 s
    B. ¼√5 s D. √5 s

    Pembahasan :

    Kecepatan air yang keluar dari lubang P dapat dihitung dengan hukum Bernoulli yaitu :

    v = 2.g.h
    v = 2 (10) (1)
    v = 20

    v = 2√5 m/s
    vx = 2√5 m/s

    Karena jarak dalam arah mendatar diketahui yaitu 2m, maka kita dapat gunakan rums GLB untuk menghitung waktunya, sebagai berikut :

    t = x =   2
    vx 2√5
    t =   1 . √5
    √5 √5
    t = 1 √5 s
    5

    Jawaban : A.

  4. (UN 2006/2007)
    Sebuah tabung berisi penuh zat cair (ideal). Pada dindingnya sejauh 20 cm dari permukaan atas terdapat lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung), sehingga zat cair memancar ibarat pada gambar di bawah ini.

    fluida dinamis

    Berapa besar kecepatan pancaran air tersebut dari lubang kecil …..

    A. 1,0 m/s C. 3,0 m/s E. 5,5 m/s
    B. 2,0 m/s D. 5,0 m/s

    Pembahasan :
    Kecepatan air dari lubang kecil ialah :

    v = 2.g.h
    v = 2 (10) (20 x 10-2)
    v = 4

    v = 2 m/s
    Jawaban : B.

  5. (UN 2005/2006)
    Sebuah tabung berisi zat cair. Pada dindingnya terdapat lubang kecil yang jauh lebih kecil dari penampang tabung, sehingga zat cair memancar ibarat terlihat pada gambar di bawah ini.

    fluida dinamis

    Besarnya x ialah ….

    A. 20 cm C. 40 cm E. 80 cm
    B. 30 cm D. 60 cm
    Pembahasan :
    Untuk menghitung x atau jarak dalam arah horizontal, kita harus mencari kecepatan pancar air dan waktu yang diperlukan air untuk mencapai tanah. Ingat, untuk menghitung kecepatan dilihat kedalaman lubang dari permukaan air yaitu h = 100 – 80 = 20 cm.

    Kecepatan pancar air :

    v = 2.g.h
    v = 2 (10) (20 x 10-2)
    v = 4

    v = 2 m/s

    Waktu yang diperlukan untuk mencapai tanah dapat dihitung dengan rumus GLBB, yaitu :
    y = ½ g.t2
    ⇒ 80 x 10-2 = ½ (10) t2
    ⇒ 8 x 10-2 = ½ t2
    ⇒ 16 x 10-2 = t2
    ⇒ t = 4 x 10-1
    ⇒ t = 0,4 s.

    Maka jarak yang ditempuh dalam arah mendatar ialah :
    x = v.t
    x = 2 (0,4)
    x = 0,8 m
    x = 80 cm.

    Soal ibarat ini juga dapat dikerjakan dengan rumus cepat di bawah ini, dengan catatan dari gambar diketauhi Δh = 100 – 80 = 20 cm dan h2 = 80 cm sehingga diperoleh :

    x = 2 Δh x h2
    x = 2 20 (80)
    x = 2 1600

    x = 2 (40)
    x = 80 cm.
    Jawaban : E.