FLUIDA STATIK

Soal Latihan

Tekanan Hidrostatis, Hukum Pascal,

dan Hukum Archimedes

Jika diperlukan :  g = 10 ms^-2 ; _air = 1000 kgm^-3

1.   Tuliskanlah

      a. persamaan tekanan hidrostatik

      b. persamaan gaya ke atas

      c. dimensi tekanan

2.   Sebutkanlah :

      a. syarat terapung, melayang, dan tenggelam

      b. hukum pascal

      c. hukum archimedes

3.   Sebuah kotak berbentuk kubus dengan rusuk 10 cm, berisi penuh dengan air.

      a. tentukanlah tekanan hidrostatik di tempat yang berada 6 cm diatas dasar kotak !

      b. berapakah besar gaya hidrostatiknya ?

4.   Tabung berbentuk silinder yang tingginya 18 cm, berisi penuh dengan zat cair. Ternyata

      tempat yang terletak 12 cm di atas dasar tabung memiliki tekanan hidrostatik 960 Pa, maka

      berapakah massa jenis zat cair itu ?

5.   Luas penampang penghisap kecil 6 cm² dan luas penampang penghisap besar 60 cm². Agar

      beban sebesar 0,5 ton pada penghisap besar dapat terangkat, maka tentukanlah gaya minimal

      yang harus dikerjakan pada penghisap kecil !

6.   Pipa U mula-mula diisi air. Kemudian salah satu kakinya diisi dengan minyak setinggi 16 cm.

      Jika massa jenis minyak 0,8 g/cm³, berapakah selisih permukaan air dalam pipa ?

7.   Pipa U mula-mula berisi raksa, massa jenis raksa 13,6 g/cm³, kemudian pada pipa sebelah kiri

      dituangkan minyak setinggi 5 cm, massa jenis minyak 0,8 g/cm³, dan pipa sebelah kanan

      dituangkan air setinggi 31,2 cm, berapakah selisih tinggi raksa pada kaki kiri dan kanan ?

8.       Bejana berhubungan mula-mula diisi raksa yang memiliki massa jenis 13,6 g/cm³.Kemudian

      kaki sebelah kiri diisi zat cair setinggi 25 cm, sehingga mengakibatkan permukaan raksa

      berbeda 2 cm antara kaki kiri dan kanan, maka berapakah massa jenis zat cair tersebut ?

9.       Air dalam tabung ditutup dengan penghisap. Di atas penghisap diberi beban. Berat beban dan

      penghisap 4 newton. Jika luas tabung 20 cm², tinggi air 10 cm maka berapakah gaya total

      yang dialami dasar tabung ?

10. Sepotong benda di udara beratnya 50 N. Setelah dimasukkan kedalam air beratnya menjadi

      30 N, maka berapakah volume benda tersebut ?

11. Massa sesungguhnya dari sebuah benda adalah 300 gram. Jika ditimbang dalam air

      massanya seolah-olah menjadi 225 gram dan jika ditimbang di dalam suatu cairan main

      massanya seolah-olah menjadi 112,5 gram. Berapakah massa jenis cairan tersebut ?

12. Sepotong kayu terapung di dalam air. Jika 2/5 bagian volumenya timbul di atas permukaan air,

      maka berapakah massa jenis kayu tersebut ?

13. Sebuah balon dengan diameter 10 m berisi udara panas. Kerapatan udara di dalam balon adalah 70% dari kerapatan udara luar (kerapatan udara luar 1,3 kg/m³). Berapakah massa total maksimum penumpang yang masih dapat diangkut balon tertsebut ?

14. Sepotong besi dalam zat cair mendapat gaya ke atas 4 N. Massa jenis zat cair 1000 kg/m³, massa jenis besi 7500 kg/m³. Berapakah berat besi di udara ?

15. Balok kayu volumenya 25 cm³, dimasukkan dalam air, ternyata balok kayu tersebut 0,8 bagiannya tenggelam. Berapakah besar gaya Archimedes yang dialami balok kayu tersebut ?

16. Sebuah benda dengan massa jenis 0,2 gram/cm³ dicelupkan kedalam air. Jika volum benda yang tercelup 8 x 10^-4 m³, maka berapakah besar gaya ke atas yang dilakukan air ?

17. Balok kayu mengapung di atas air dan yang tercelup dalam air 2/3 bagian. Di dalam minyak, balok itu tercelup 0,8 bagian, maka berapakah massa jenis balok dan massa jenis minyak ?

18. Sebuah benda di udara beratnya 40 N. Ketika ditimbang di air beratnya 30 N, maka berapakah massa jenis benda itu ?

19. Benda bermassa 280 gram terapung di air. Jika 0,4 bagian benda tersebut muncul dipermukaan air, maka tentukanlah massa jenis benda !

20. Sebuah benda massanya 5 kg, massa jenisnya 4000 kg/m³, digantungkan pada neraca pegas. Kemudian dalam keadaan tergantung pada neraca pegas, benda tersebut dimasukkan ke dalam minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³, mqka berapakah penunjukkan skala pada neraca pegas ?

     

PERPINDAHAN KALOR

SOAL LATIHAN

PERPINDAHAN KALOR

1. Konduksi

1. Plat besi yang memiliki tebal 2 cm dan luas permukaannya 0,1 m², salah satu permukaannya bersuhu 100⁰C dan permukaan lainnya bersuhu 80⁰C. Jika konduktivitas termal besi 4,82 Watt/mK, maka berapakah laju perpindahan kalor yang melewati besi ? Dan berapakah besar kalor yang terjadi selama 5 menit ?
2. Sebuah bahan penyekat panas memiliki luas permukaan 100 cm²dan tebal 2 cm. Perbedaan suhu amtara kedua permukaan 100⁰C. Jika dalam satu hari dirambatakan kalor sebesar 86.400 kalori, maka berapakah besar konduktivitas termal penyekat tersebut ?
3. Dua buah batang A dan B dengan ukuran sama terbuat dari jenis logam yang berbeda disambungkan seperti gambar berikut,

                         80⁰C                      A                                     B                  0⁰C

Jika ujung kiri A bersuhu 80⁰C dan ujung kanan B bersuhu 0⁰C, koefisien konduktivitas termal A dua kali koefisien konduktivitas termal B, maka berapakah suhu pada sambungan tersebut ?

4. Batang besi dengan panjang 50 cm salah satu ujungnya dipanaskan dengan suhu tetap 100⁰c dan ujung lainnya dilatakkan pada balok es 1⁰C. Jika luas penampang batang 6 cm² dan konduktivitas termal besi 0,12 kal/cm² s ⁰C, maka berapakah :

a. laju perpindahan kalor pada besi ?

b. jumlah es yang ,mencair selama satu jam ? (Kalor lebur es 80 kal/gram)

5.   Sebatang tembaga dengan panjang 50 cm dan memilikki luas penampang 2 cm².

      Jika ujung yang satu bersuhu 125⁰C dan ujung lainnya bersuhu 0⁰C serta koefisien

      konduktivitas termal tembaga 0,92 kal/cm² s ⁰C, maka berapakah :

a. laju perpindahan kalor dalam batang ?

b. temperature di sebuah titik dalam batang yang berjarak 10 cm dari ujung yang

    tinggi ?

6.   Batang baja dan kuningan memiliki luas penampang dan panjang yang sama,

      salah satu ujungnya disambungkan. Ujung batang baja yang bebas bersuhu 200⁰C,

      sedangkan ujung batang kuningan yang bebas bersuhu 100⁰C. Koefisien

      konduktivitas termal baja dan kiningan adalah : 0,12 dan 0,24 kal/cm² s ⁰C.

      Berapakah suhu sambungan kedua batang tersebut ?

2. Konveksi

1. Sebuah dinding  mempunyai suhu konstan 100⁰C dan udra pada kedua belah

permukaannya sama yaitu 27⁰C. Berapakah besar jumlah kalor yang hilang karena konveksi alam dari dinding yang luas permukaannya 100 cm² selama 1 jam ? (koefisien konduktivitas termal dinding : 1,27.10^-4 kal/cm² s ⁰C)

2. Udara dalam sebuah kamar bersuhu 30⁰C, sedang suhu permukaan kaca jendela kamar tersebut 15⁰C, maka berapakah laju perpindahan kalor yang diterima kaca jendela seluas 0,5 m² ? (Koefisien konveksi kaca 7,5 . 10^-5 kal/cm² s ⁰C)
3. Seseorang tanpa pakaian mempunyai suhu tubuh 35⁰C berada di dalam kamar yang bersuhu 27⁰C. Apabila luas permukaan orang tersebut 1,5 m² dan koefisien konveksi orang tersebut 7,1 watt/m² K, maka berapakah laju perpindahan kalor yang dilepas orang itu ?
4. Secangkir kopi bersuhu 90⁰C dibiarkan terbuka didalam ruangan yang bersuhu 25⁰C.Jika luas permukaan cangkir kopi 50 cm² dan kalor yang hilang selama 5 menit adalah 42 joule, maka berapakah koefisien konveksinya ?
5. Seseorang berada dalam suatu ruangan, jika luas permukaan orang itu 1,2 m² dan suhu badannya 36⁰Cserta laju kalor yang dipindahkan orang itu 85,2 J/s maka berapakah suhu ruangan tersebut ? (koefisien konveksi 7,1 watt / m² K)

3. Radiasi

1. Berapakah perbandingan laju kalor yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam

      bersuhu127⁰C dan 527⁰C ?

2. Sebuah lampu pijar 50 W berada dalam suatu kerudung dan kerudung tersebut bersuhu 60⁰C. Jika lampu tersebut diganti dengan daya 75 W, maka berapakah suhu kerudung logam tersebut ?
3. Bintang P memiliki jari-jari 3 kali dan suhu mutlaknya dua kali dari bintang Q. Tentukanlah perbandingan daya keluaran dari bintang P terhadap bintang Q, jika emisivitas kedua bintang dapat dianggap sama dengan satu ?
4. Sebuah benda mempunyai luas permukaan 3 cm² dan emisivitasnya 0,2. Benda tersebut meradiasikan energi 600 joule setiap menit, maka berapakah suhu benda tersebut ?
5. Sebuah bola berjari-jari  6 cm dan bersuhu 127⁰C. Jika e = 1, maka berapakah besar energi yang diradiasikan setiap detik ?