pembahasan selanjutnya adalah
- fluida statis,
- fluida dinamis (daya angkat sayap pesawat),
- fluida dinamis (tangki berlubang),
- momen inersia, serta
- usaha dan energi.
Soal No. 11 tentang Fluida Statis
Sebuah benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair 1 terapung dengan ½ bagian volumenya berada di bawah permukaan dan ketika dimasukkan ke dalam zat cair 2 terapung ¾ bagian volumenya berada di bawah permukaan, maka perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah ….
A. 3 : 4
B. 3 : 2
C. 2 : 3
D. 1 : 3
E. 1 : 2
Pembahasan
Ketika benda dimasukkan ke dalam cairan 1, ½ bagian volumenya tenggelam, maka:
V1 = ½Vb
Sehingga massa jenis cairan 1 (ρ1) adalah:
ρ1.g.V1 = ρb.g.Vb
ρ1.½Vb = ρb.Vb
ρ1 = 2ρb
Sedangkan ketika benda dimasukkan ke dalam cairan 2, ¾ bagian volumenya tenggelam, maka:
V2 = ¾Vb
Sehingga massa jenis cairan 2 (ρ2) adalah:
ρ2.g.V2 = ρb.g.Vb
ρ2.¾Vb = ρb.Vb
ρ2 = 4/3ρb
Dengan demikian, perbandingan ρ1 terhadap ρ2 adalah:
ρ1 : ρ2 = 2ρb : 4/3ρb
= 2 : 4/3
(masing-masing dikalikan 3)
= 6 : 4
= 3 : 2
Jadi, perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah 3 : 2 (B).
Soal No. 12 tentang Fluida Dinamis (Daya Angkat Sayap)
Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara maka sesuai dengan asas Bernoulli, rancangan tersebut dibuat agar ….
A. vA > vB sehingga PA > PB
B. vA > vB sehingga PA < PB
C. vA < vB sehingga PA < PB
D. vA < vB sehingga PA > PB
E. vA > vB sehingga PA = PB
Pembahasan
Soal ini sering keluar di UN dan tidak diubah sedikit pun, baik gambar maupun kalimat.
Sayap pesawat terbang akan mempunyai daya angkat maksimal apabila tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atasnya.
PA < PB
Sesuai dengan hukum Bernoulli, tekanan udara berbanding terbalik dengan kecepatan aliran udara. Sehingga:
vA > vB
Jadi, agar sayap pesawat terbang mempunyai daya angkat maksimal maka harus memenuhi opsi (B).
Perdalam materi ini di Pembahasan Kimia UN: Mekanika Fluida.
Soal No. 13 tentang Fluida Dinamis (Tangki Berlubang)
Di dasar bak terdapat lubang kran kecil sehingga air memancar keluar dan jatuh di permukaan tanah pada jarak R. Jika g = 10 m.s−2, nilai R adalah ….
A. 2 meter
B. 5 meter
C. 7 meter
D. 10 meter
E. 15 meter
Pembahasan
Misalkan h adalah ketinggian dari permukaan air ke lubang kran dan H adalah ketinggian dari lubang kran ke permukaan tanah.
h = 0,2 m
H = 5 m
Jarak jatuhnya air diukur dari kaki bak (R) dirumuskan sebagai:
Jadi, jarak mendatar jatuhnya air adalah 2 meter (A).
Perdalam soal no. 11 – 13 di Pembahasan Fisika UN: Mekanika Fluida.
Soal No. 14 tentang Momen Inersia
Massa m1 = m2 = 4 kg dan m3 = m4 = 2 kg, panjang a = 1 meter dan b = 2 meter, serta massa batang penghubung diabaikan. Momen inersia sistem partikel terhadap sumbu y adalah ….
A. 24 kg.m2
B. 32 kg.m2
C. 34 kg.m2
D. 56 kg.m2
E. 60 kg.m2
Pembahasan
Misalkan jarak antara partikel terhadap sumbu y adalah R, maka:
R1 = 2a
= 2 × 1 meter
= 2 meter
R2 = a
= 1 meter
R3 = b
= 2 meter
R4 = 2b
= 2 × 2 meter
= 4 meter
Momen inersia sistem partikel tersebut adalah:
I = ∑mR2
= m1R12 + m2R22 + m3R32 + m4R42
= 4×22 + 4×12 + 2×22 + 2×42
= 16 + 4 + 8 + 32
= 24 60
Jadi, momen inersia sistem partikel terhadap sumbu y adalah 24 60 kg.m2 (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Momen Inersia.
Soal No. 15 tentang Usaha dan Energi
Sebuah bola sedang meluncur menuruni lintasan licin. Bila laju benda di titik A sama dengan 6 m.s−1 dan g = 10 m.s−2, laju benda di titik B adalah ….
A. √52 m.s−1
B. √65 m.s−1
C. √92 m.s−1
D. √95 m.s−1
E. √128 m.s−1
Pembahasan
Perubahan energi potensial dari titik A ke titik B sama dengan perubahan energi kinetik dari titik B terhadap titik A.
∆Ek = ∆Ep
½m(vB2 − vA2) = mg(hA − hB)
½ × (vB2 − 62) = 10 × (5,6 − 1)
= 46
vB2 − 36 = 92
vB2 = 128
vB = √128
Jadi, laju benda di titik B adalah √128 m.s−1 (E).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Usaha dan Energi.
Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2016 selengkapnya.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Terimakasih
Semoga Bermanfaat