SOAL ESAY

1. Sebuah pipa U mula mula diisi dengan raksa (massa jenis = 13 600 kg/m³).jika kemudian air setinggi 68 cm dituangkan kedalam kaki kanan,berapakah tinggi raksa di dalam kaki kiri akan naik dibandingkan dengan tingginya semula?Jawab : ρ1 h1 = ρ2 h2

ρ1 (2x) = ρ2 h2 x = ρ2 h2

2ρ1 = (1000 kg/m³)(68cm)

13 600 kg/m³ x = 2,5 cm

2. Sebuah benda berat di udara 20 N dan di dalam air 18 N.(a)Berapakah besar gaya keatas oleh zat cair? (b)Berapakah massa jenis benda tersebut? (g = 10 m/s²).

Jawab : a. Fa = Wu – Wf = 20 – 18 = 2 newton

b.ρb = wρf = Fa

ρb = w × ρf Fa

= 20× 1000 = 10 000 kg/m³ 2

3. Suatu benda dengan ,assa jenis ρb dicelupkan seluruhnya kedalam suatu zat cair dengan massa jenis ρf.jika berat benda tersebut adalah w dab mengalami gaya ke atas Fa buktikan bahwa : ρb = w

ρf Fa Jawab : w = ρb × Fa × g

ρfg = ρb ρf × Fa = ρb w ρf = Fa (terbukti)

4. Berat sesungguhnya dari sebuah benda adalah 3 newton.jika ditimbang di dalam air beratnya menjadi 2,25 newton,an jika di timbang dalam suatu cairan lain beratnya mencjadi 1,125 newton .jika massa jenis air 1000 kg/m³,berapakah massa jenis cairan tersebut? Jawab :

Fa,air = Wu – Wair = 3 – 2,25 = 0,75 N Fa , cair = Wu –Wcair = 3 – 1,125 = 1,875 N Untuk berada dalam air dan zat cair berlaku ρb = W Pair Fa.air ρb = 3 1000 0,75 ρb = 3000 = 4000 kg/m³ 0,75 ρb = W P cair Fa.cair4000 = 3P cair 1,875P cair = 1,875 × 4000/3 =2500 kg/m³

5. Sebuah kayu (massa jenis 0,7 g/cm³)berbentuk kubus dengan rusuk 20cm ditahan oleh seutas tali yang diikatkan pada dasar bejana.bejana kemudian diisi dengan air(massa jenis = 1 g/cm³).Tentukanlah tegangan tali jika air yg dituangkan ke dalam bejana sedemikian sehingga kayu tersebut (a)terceluo seluruhnya ke dalam air,(b)Tercelup tiga perempat bagian di dalam air (g = 10m/s² ). Jawab : a. Kayu tercelup seluruhnya di dalam air

Vbf = VbFa = ρf Vbf g Fa = ρf Vb g = (1000)(8×10-3)(10) = 80 newtonTegangan tali T adalah T = 80 – 56 = 24 newton

b. kayu tercelup ¾ bagian di dalam air

Vbf = Vb

Fa = ρf (¾ Vb) g = (80) = 60 newtonT = 60 – 56 = 4 newton

6. Sebuah batu yang volumenya 0,5 m³ tercelup seluruhnya kedalam zat cair dengan massa jenis 1,5 g/cm³.jika percepatan grafitasi = 10 msֿ²,tentukan gaya keatas terhadap batu oleh air. Jawab : volume benda tercelup = V΄=0,5 m³ ρ = 1,5 g/cm³ = 1500 kg mֿ³ g = 10 msֿ² gaya Archimedes (FA) = gaya ke atas FA = ρ g V΄ = 1500 × 10 × 0,5 N = 7500 N

7. Berat benda du udara 3000 N.jika ditimbang dalam air beratnya 200 N.jika massa jenis air 1000 kg/m³,tentukan : a.volume benda , b. Massa jenis benda?

Jawab : Wu = 3000 N Wa = 200 N ρ = 100 kg a. Fa = Wu- Wa

ρj g V = Wu- Wa V = Wu- Wa

ρj g V = 3000-200

1000 ×10 = 2800 = 28 = 28 × 10-2 m3

104 100= 2,8 × 10-1 m2

b. ρ = m = mg = Wu V Vg Vg

= 3000 N = 3000 kg/m³ 2,8 × 10-1 ×10

= 1071,43

8. Balok kayu sedang terapung di permukaan air dan volume bagian balok yang muncul diatas air sebesar 100 cm3 . jika massa jenis kayu balok = 0,8 g/cm³ dan massa jenis air = 1 g/cm³,maka hitunglah massa balok kayu itu. Jawab :

ρb = 0,8 g/cm³ρa = 1 g/cm³gaya ArchimedesFa = ρa Va gw = ρb Vb g ρb = mb

Vb mb = ρb Vb Fa = w ρa Va g = ρb Vb g

Va = ρb Vb = 0,8 Vb ρa = 100 + Va = 100/0,2 = 500 cm3

mb = 0,8 g/cm³ × 500 cm3 = 400g = 0,4 kg

9. Drum yang terapung di atas air digunakan untuk membuat jembatan ponton. Setiap drum diisi udara sehingga secara keseluruhan memiliki massa 13 kg dan Volume rata2 0,25 m3.berapakah gaya topang tiap drum apabila bagian yang

tenggelam hanya setengah? Jawab : Vbf = ½ Vd

∑F = 0, arah keatas bertanda positif +Fa – w beban = 0w beban = Fa

= ρf Vbf g = ρf ( ½ Vd) g = 1000 . ½ . 0,025 . 10 = 1250 N

10. Suatu benda dimasukan ke dalam cairan yang massa jenis nya 12 000 kg/m³ Tentukan massa jenis benda tersebut. Jawab : ( Vt ) = ½ volume benda total (Vb)

Vt = ½ VbGaya Archimedes = berat benda Fa = Wbρb = ρc × ½ Vb

Vb= ½ × 12 000 kg m-3 = 600 kg/m3