Materi OSN IPA 5. Fluida

Bagian 1: Fluida Statis

Fluida statis adalah fluida (zat cair atau gas) dalam keadaan diam. Berbagai prinsip menjelaskan perilaku fluida diam.

A. Tekanan Hidrostatis

Definisi: Tekanan yang diberikan oleh fluida akibat beratnya sendiri pada suatu kedalaman tertentu.

Rumus:

P_{h} = ρ \cdot g \cdot h

$P_{h}$ = tekanan hidrostatis (Pa atau N/m²)
$ρ$ = massa jenis fluida (kg/m³)
$g$ = percepatan gravitasi (9,8 m/s²)
$h$ = kedalaman dari permukaan fluida (m)

Sifat:

Tekanan hidrostatis bekerja ke segala arah pada suatu titik.
Semakin dalam, tekanan semakin besar.
Tidak bergantung pada bentuk wadah, hanya bergantung pada ketinggian kolom fluida.

Contoh dalam biologi:

Tekanan darah di kaki lebih besar daripada di tangan karena perbedaan ketinggian (hidrostatik). Saat berdiri, tekanan di pergelangan kaki bisa lebih tinggi 80-100 mmHg daripada di lengan.
Tekanan hidrostatis dalam pembuluh darah mempengaruhi filtrasi di kapiler (hukum Starling).
Pada tumbuhan, tekanan hidrostatis berperan dalam membuka/ menutup stomata (sel penjaga).

B. Prinsip Pascal

Bunyi: Tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama.

Rumus:

P_{1} = P_{2} \Rightarrow \frac{F_{1}}{A_{1}} = \frac{F_{2}}{A_{2}}

atau $F_{2} = F_{1} \cdot \frac{A_{2}}{A_{1}}$ .

Penerapan di teknologi: dongkrak hidrolik, rem hidrolik, mesin press.

Penerapan dalam biologi:

Sistem hidrostatik pada hewan lunak (invertebrata): Pada ubur-ubur, cacing tanah, dan bintang laut, rongga tubuh berisi cairan (koelom) bertindak sebagai kerangka hidrostatik. Tekanan yang dihasilkan otot pada cairan tersebut diteruskan untuk mengubah bentuk tubuh dan bergerak. Contoh: cacing tanah menggembung di segmen anterior dengan menekan cairan koelom → tekanan diteruskan → segmen memendek dan memanjang.
Pada cumi-cumi dan gurita: Semburan air dengan tekanan tinggi menggunakan prinsip Pascal untuk propulsi jet (mendesak air ke satu arah, tubuh terdorong berlawanan).

C. Prinsip Archimedes

Bunyi: Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida akan mengalami gaya apung (gaya ke atas) sebesar berat fluida yang dipindahkan.

Rumus:

F_{A} = ρ_{fluida} \cdot g \cdot V_{tercelup}

$F_{A}$ = gaya Archimedes (N)
$V_{tercelup}$ = volume bagian benda yang tercelup (m³)

Konsep terapung, melayang, tenggelam:

Benda terapung jika $ρ_{benda} < ρ_{fluida}$
Melayang jika $ρ_{benda} = ρ_{fluida}$
Tenggelam jika $ρ_{benda} > ρ_{fluida}$

Contoh dalam biologi:

Ikan mengatur kedalaman dengan mengubah volume gas di dalam swim bladder (gelembung renang). Saat mengembang, volume tubuh bertambah → gaya apung besar → ikan naik.
Paus dan mamalia laut: jaringan lemak dan paru-paru yang dapat mengembang membantu daya apung.
Plankton: memiliki bentuk dan struktur lipid ringan agar tetap terapung di kolom air.
Biji dan buah terapung (kelapa, teratai) membantu penyebaran melalui air.

D. Tegangan Permukaan

Definisi: Kecenderungan permukaan zat cair untuk menyusut sehingga luas permukaannya minimum, disebabkan oleh gaya tarik antarmolekul (kohesi) pada permukaan.

Rumus:

γ = \frac{F}{L}

$γ$ = koefisien tegangan permukaan (N/m)
$F$ = gaya yang bekerja pada permukaan (N)
$L$ = panjang garis permukaan (m)

Koefisien tegangan permukaan air pada 20°C ≈ 0,0728 N/m.

Contoh dalam biologi:

Serangga (water strider) dapat berjalan di atas air karena berat badannya ditopang oleh tegangan permukaan yang cukup kuat.
Daun teratai (efek lotus) karena struktur superhidrofobik → air membentuk tetesan bulat dan menggelinding membawa debu.
Pembentukan tetes embun di ujung daun atau sarang laba-lab.
Dalam tubuh: Permukaan cairan pada alveolus paru-paru memiliki tegangan permukaan yang dikurangi oleh surfaktan (dilepaskan sel alveolar tipe II) sehingga alveolus tidak kolaps saat ekspirasi.

E. Miniskus dan Kapilaritas

1. Miniskus

Definisi: Kelengkungan permukaan zat cair di dalam tabung karena interaksi kohesi antarmolekul zat cair dan adhesi dengan dinding tabung.

Miniskus cekung: terjadi jika adhesi > kohesi (air + dinding kaca). Air naik membentuk cekungan.
Miniskus cembung: terjadi jika adhesi < kohesi (raksa + dinding kaca). Raksa turun membentuk embungan.

2. Kapilaritas

Definisi: Gejala naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler (pipa sempit) akibat gaya adhesi dan kohesi.

Rumus tinggi kenaikan/penurunan kapiler:

h = \frac{2 γ \cos θ}{ρ g r}

$h$ = tinggi (m)
$γ$ = tegangan permukaan (N/m)
$θ$ = sudut kontak antara zat cair dengan dinding
$ρ$ = massa jenis zat cair
$r$ = jari-jari pipa (m)

Contoh dalam biologi:

Transport air dari akar ke daun pada tumbuhan tinggi terjadi melalui xilem (pipa kapiler berdiameter sangat kecil). Kohesi antar molekul air dan adhesi air ke dinding xilem (selulosa/lignin) memungkinkan air naik melawan gravitasi (bersama dengan transpirasional pull).
Kenaikan air pada tanah porus ke akar tumbuhan melalui pori-pori tanah.
Dalam tubuh: Cairan air mata disalurkan melalui duktus lakrimalis; cairan sinovial masuk ke celah sendi melalui kapilaritas; air di tubulus ginjal (efek kapiler penting untuk reabsorpsi).

Bagian 2: Fluida Dinamis

Fluida dinamis mempelajari fluida yang bergerak. Dua konsep utama: persamaan kontinuitas dan Persamaan Bernoulli.

A. Persamaan Kontinuitas

Untuk fluida tak termampatkan (massa jenis konstan), debit aliran ( $Q$ ) konstan di setiap titik.

Rumus:

Q = A_{1} v_{1} = A_{2} v_{2}

$Q$ = debit (m³/s)
$A$ = luas penampang (m²)
$v$ = kecepatan aliran (m/s)

Arti: Jika luas penampang mengecil, kecepatan aliran membesar, dan sebaliknya.

B. Persamaan Bernoulli

Hukum kekekalan energi untuk fluida ideal (tak termampatkan, tanpa gesekan, aliran stasioner).

Rumus:

P_{1} + \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} + ρ g h_{1} = P_{2} + \frac{1}{2} ρ v_{2}^{2} + ρ g h_{2}

$P$ = tekanan statis (Pa)
$\frac{1}{2} ρ v^{2}$ = tekanan dinamis
$ρ g h$ = tekanan hidrostatis (karena ketinggian)

Implikasi penting: Di tempat yang kecepatan aliran besar, tekanan statis kecil (prinsip sayap pesawat — tetapi juga berlaku pada tabung venturi, penyemprot.

Penerapan dalam biologi:

Aliran darah dalam pembuluh yang menyempit (aterosklerosis): Pada penyempitan, kecepatan darah meningkat, tekanan menurun — dapat menyebabkan kolaps pembuluh atau turbulensi yang memicu trombus.
Pengukuran tekanan darah dengan tensimeter menggunakan air raksa (prinsip tabung U).
Penyemprot parfum atau alat suntik (prinsip Bernoulli).
Pada sayap burung: Bentuk aerofoil (melengkung di atas) menyebabkan kecepatan udara di atas sayap lebih besar, tekanan lebih kecil → gaya angkat.

C. Aliran Laminar vs Turbulen

Laminar: lapisan fluida bergerak sejajar, kecepatan teratur (pada kecepatan rendah).
Turbulen: aliran tidak teratur, terjadi vorteks, kehilangan energi lebih besar.

Bilangan Reynolds (Re) menentukan jenis aliran:

R e = \frac{ρ v D}{η}

$D$ = diameter pipa, $η$ = viskositas.
Re < 2000 laminar, Re > 4000 turbulen.

Dalam biologi:

Aliran darah di arteri besar agak turbulen saat katup menutup (menimbulkan bunyi detak jantung). Aliran laminar terjadi di kapiler.
Aliran udara di saluran pernapasan pada pernapasan normal adalah laminar pada bronkiolus kecil, agak turbulen di trakea.

Bagian 3: Aliran Fluida pada Makhluk Hidup

A. Sistem Peredaran Darah (Manusia dan Vertebrata)

Fluida: Darah (cairan non-Newtonian, viskositas lebih tinggi dari air karena sel dan protein).
Jantung sebagai pompa: Ventrikel kiri memompa darah ke aorta dengan tekanan tinggi (sistol ~120 mmHg saat istirahat).
Prinsip Bernoulli dan kontinuitas di pembuluh:
- Aorta (diameter besar) → kecepatan sedang, tekanan tinggi.
- Arteri bercabang → luas penampang total meningkat → kecepatan menurun.
- Kapiler (total luas penampang terbesar) → kecepatan sangat lambat (~0,3 mm/s) → memungkinkan difusi nutrisi dan gas.
- Vena (luas total lebih kecil) → kecepatan meningkat lagi.
Tekanan hidrostatis dan Starling: Tekanan filtrasi di kapiler (Pc – Pi) dan tekanan osmotik koloid (πc – πi) mengatur aliran cairan ke jaringan (edema terjadi jika ketidakseimbangan).
Pengaruh gravitasi: Saat berdiri, tekanan darah di kaki lebih tinggi karena kolom hidrostatis; katup di vena mencegah aliran balik.

B. Sistem Pernapasan

Fluida: Udara (viskositas rendah, dapat dimampatkan).
Aliran udara: Dari rongga hidung → trakea → bronkus → bronkiolus → alveolus.
Prinsip Bernoulli pada pernapasan:
- Saat inspirasi, diafragma kontraksi, volume rongga dada membesar, tekanan intrapleura turun (menjadi lebih negatif relatif terhadap tekanan atmosfer). Udara mengalir ke paru mengikuti gradien tekanan.
- Pada penyempitan saluran napas (asma), kecepatan udara di daerah sempit tinggi, tekanan turun → dapat menyebabkan kolapsnya saluran napas kecil.
Tegangan permukaan di alveolus: Diperlukan surfaktan untuk mengurangi tegangan permukaan, mencegah kolaps; pada bayi prematur tanpa surfaktan → gangguan pernapasan (RDS).
Kapilaritas di jaringan paru: Membran alveolus-kapiler sangat tipis memungkinkan difusi gas.

C. Sistem Gerak (Kerangka Hidrostatik dan Gerak Hewan)

Kerangka hidrostatik pada cacing dan hewan lunak:
- Rongga tubuh berisi cairan (koelom atau pseudokoelom) yang tidak termampatkan. Otot sirkular dan longitudinal di sekitarnya berkontraksi → tekanan cairan naik → diteruskan ke seluruh tubuh → tubuh mengubah bentuk dan bergerak (peristaltik). Prinsip Pascal terapkan secara internal.
Sistem hidrolik pada laba-laba: Laba-laba memperpanjang kakinya dengan menekan hemolimf ke dalam kaki.
Pada cumi-cumi: Propulsi jet dengan menyedot air ke dalam rongga mantel lalu menyemburkannya dengan tekanan tinggi.
Pada bintang laut: Kaki tabung (tube feet) bekerja dengan sistem hidrolik (ambulakral) — tekanan cairan menggerakkan kaki untuk merangkak.

D. Sistem Transportasi pada Tumbuhan

Xilem:
- Mengangkut air dan mineral dari akar ke daun.
- Prinsip kapilaritas (kohesi dan adhesi) dibantu dengan transpirasi (tekanan negatif dari daun).
- Kohesi antar molekul air (ikatan hidrogen) sangat kuat sehingga air dalam kolom xilem tidak putus (teori kohesi-tegangan Dixon).
- Tekanan hidrostatis positif dari akar (guttation) juga berkontribusi.
Floem:
- Mengangkut gula (sukrosa) dan zat organik hasil fotosintesis dari daun ke bagian lain (sink).
- Prinsip aliran tekanan (teori Munch):
  - Pemuatan gula ke floem (source) → potensial air menurun → air masuk dari xilem secara osmosis → tekanan turgor meningkat → aliran menuju area dengan tekanan lebih rendah (sink) di mana gula dikeluarkan → air keluar.
  - Contoh aplikasi tekanan hidrostatis positif pada floem.
Stomata:
- Buka tutup stomata diatur oleh tekanan turgor sel penjaga.
- Saat sel penjaga menyerap air, tekanan meningkat → sel membengkok karena dinding sel yang tidak sama tebalnya → stomata terbuka.
- Mekanisme ini melibatkan transport ion K⁺ yang mengubah potensial air (osmotik) dan tekanan hidrostatis.

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Fungsi sistem peredaran darah yang tidak terdapat pada serangga adalah . . .

A. transportasi nutrisi
B. transportasi oksigen
C. untuk pertahanan tubuh terhadap pathogen
D. mengangkut sisa metabolisme

(Sumber: soal nomor 13, halaman 4)

Soal Nomor 2

Faktor yang tidak mempengaruhi transportasi mineral dan unsur hara dari akar menuju daun adalah... .

A. daya isap daun
B. kapilaritas pembuluh
C. kesuburan tanah
D. tekanan akar

(Sumber: soal nomor 14, halaman 5)

Soal Nomor 3

Berdasarkan gambar berikut, jika luas penampang A₁ = 0,5 m², A₂ = 1,5 m², dan besar gaya F₂ = 30 N, maka besar gaya F₁ adalah … N.

( Gambar pompa hidrolik )

A. 10
B. 15
C. 20
D. 25

(Sumber: soal nomor 38, halaman 10)

Soal Nomor 4

Perhatikan aliran fluida yang ditunjukkan gambar berikut.

( Gambar pipa dengan penampang berbeda )

Jika perbandingan diameter pipa A₁ dan A₂ adalah 1 : 4, serta besar kecepatan fluida pada pipa A₂ = 20 m/s, maka besar kecepatan fluida pada pipa A₁ … m/s.

A. 80
B. 120
C. 160
D. 320

(Sumber: soal nomor 39, halaman 10)

Soal Nomor 5

Permukaan Raksa (Hg) di dalam pipa kapiler berbentuk ….

A. cekung, karena adhesi > kohesi
B. cembung, karena adhesi < kohesi
C. cekung, karena adhesi < kohesi
D. cembung, karena adhesi > kohesi

(Sumber: soal nomor 40, halaman 10)

Soal Nomor 6

Tiga pipa vertikal A, B, dan C saling terhubung di bawahnya. Ke dalam sistem pipa itu diisikan suatu cairan. Tiap pipa memiliki piston sebagai penutup yang dapat bergerak naik atau turun tanpa gesekan. Rasio diameter pipa A, B, dan C adalah 1 : 3 : 6. Jika mₐ, mᵦ, m꜀ berturut-turut adalah massa beban yang diletakkan pada piston A, B, C, dan mₐ = 1 kg, maka agar sistem setimbang ….

A. mᵦ = 1,8 kg dan m꜀ = 28,8 kg
B. mᵦ = 3,0 kg dan m꜀ = 6,0 kg
C. mᵦ = 4,5 kg dan m꜀ = 18,0 kg
D. mᵦ = 9,0 kg dan m꜀ = 36,0 kg

(Sumber: soal nomor 7, halaman 33, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 7

Sebuah pipa U diisi air. Kedua ujung kaki pipa U itu, sebut saja kaki A dan kaki B, dibiarkan terbuka. Apabila sedikit di atas kaki A ditiupkan udara secara mendatar dan konstan,

(1) tekanan udara di permukaan air di kaki A dan kaki B sama besar,
(2) permukaan air di kaki A dan B bergerak naik turun bergantian,
(3) permukaan air di kaki A lebih tinggi dari permukaan air di kaki B,
(4) pada ketinggian yang sama, tekanan air di kaki B dan di kaki A sama besar.

Pernyataan yang benar adalah …

A. (1), (2), dan (3)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)

*(Sumber: soal nomor 17, halaman 35-36, PAKETA FISIKA)*

Soal Nomor 8

Sebuah pipa U berisi air dan minyak dengan jumlah yang sama. Massa jenis air dan minyak berturut-turut adalah 1 g/cc dan 0,9 g/cc. Jika tinggi kolom minyak 20 cm, selisih tinggi kolom minyak dan air sama dengan … mm.

A. 15
B. 18
C. 20
D. 27

*(Sumber: soal nomor 17, halaman 43, TIPE-1)*

Soal Nomor 9

Sebuah bola plastik dengan volume 100 cc diletakkan di air. Diamati bahwa tiga per empat bagian bola berada di dalam air. Kemudian, bola ditekan ke bawah, sehingga seluruh bagiannya tepat berada di dalam air. Jika massa jenis air 1 g/cc, besar gaya tekan itu sama dengan … N. Anggaplah percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s².

A. 0,75
B. 0,25
C. 0,075
D. 0,025

*(Sumber: soal nomor 18, halaman 43, TIPE-1)*

Soal Nomor 10

Perpindahan air dari tanah ke dalam akar melalui rambut akar dikarenakan adanya perbedaan konsentrasi air di tanah lebih tinggi dibandingkan di dalam sel.

SEBAB

Perpindahan air dari tanah ke dalam akar merupakan proses difusi.

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 31, halaman 49, TIPE-3 SEBAB-AKIBAT)*

Soal Nomor 11

Sebuah pipa U diisi air, sehingga permukaan air di kedua kakinya sama tinggi. Kemudian, udara di salah satu kaki diberi tekanan P, sehingga permukaan air di kaki itu 1 cm lebih tinggi dari permukaan air di kaki yang lain. Jika massa jenis air 1 g/cc dan anggaplah percepatan gravitasi 10 m/s², ....

A. P = -100 Pa
B. P = -50 Pa
C. P = 50 Pa
D. P = 100 Pa

(Sumber: soal nomor 26, halaman 61, Kumpulan Soal OSN)

Soal MOTS

1. Sebuah kapal selam mempunyai kaca jendela dengan luas 0,1 m². Massa jenis air laut 1030 kg/m³, tekanan di permukaan air laut adalah 1 bar (1 bar = 10⁵ N/m²) dan percepatan gravitasi 10 m/s². Besar gaya yang dialami oleh kaca jendela akibat tekanan dari air laut jika kapal menyelam di kedalaman 30 m adalah ....
Jawaban: 40.900 N (4,09 × 10⁴ N)
Perhitungan: Tekanan total = P₀ + ρgh = 10⁵ + 1030×10×30 = 10⁵ + 309.000 = 409.000 Pa. Gaya = P×A = 409.000 × 0,1 = 40.900 N.

2. Bayangkan sebuah bola berongga yang berkulit tebal seperti penampang melintang pada gambar. Massa bola 180,6π gram dan jejari rongga di dalamnya 9 cm. Bola itu diisi air sebanyak separuh volume rongga dan disumbat supaya air tidak keluar. Bola berisi air itu kemudian ditaruh di dalam air. Tampak separuh bagian bola berada di atas permukaan air. Tebal kulit bola itu yang paling mendekati adalah ... (Gunakan rapat massa air 1 g/cm³).
A. 1,0 cm
B. 1,3 cm
C. 1,5 cm
D. 1,8 cm
Jawaban: A. 1,0 cm
Perhitungan: Volume rongga = (4/3)π(9)³ = 972π cm³. Setengahnya = 486π cm³ → massa air = 486π gram. Total massa = 180,6π + 486π = 666,6π gram. Benda terapung dengan setengah volume luar tercelup: 666,6π = (1/2)×(4/3)πR³ ×1 → R³ = 1000 → R=10 cm. Tebal = R - r = 1 cm.

3. Perbandingan luas penampang lengan-lengan sebuah pompa hidrolik adalah 1:100. Jika percepatan gravitasi adalah g = 10 m/s², maka untuk dapat mengangkat beban 2 ton diperlukan gaya sebesar ... N.
A. 10
B. 20
C. 100
D. 200
Jawaban: D. 200 N
Perhitungan: F₁ = (A₁/A₂) × m×g = (1/100) × 2000×10 = 200 N.

4. Sejumlah air diambil dari sebuah sungai. Air sungai itu dimasukkan ke dalam sebuah pipa U. Ke salah satu kaki pipa U dimasukkan minyak yang massa jenisnya 0,88 g/cm³, sehingga minyak mengisi ruang di atas air sungai dan tinggi kolom minyak 10 cm. Jika permukaan minyak lebih tinggi 2 cm dari permukaan air sungai di kaki lain pipa U, massa jenis air sungai itu sama dengan ... g/cm³.
A. 1,1
B. 1,2
C. 1,3
D. 1,4
Jawaban: A. 1,1
Perhitungan: h_minyak (1 - ρ_minyak/ρ_air) = selisih → 10 (1 - 0,88/ρ_air) = 2 → 1 - 0,88/ρ_air = 0,2 → 0,88/ρ_air = 0,8 → ρ_air = 1,1.

5. Sebuah kotak kedap air bermassa 4 kg. Ketika ditimbang dalam keadaan terendam seluruhnya di dalam air, tercatat beratnya 34 N. Jika rapat massa air 1000 kg/m³ dan percepatan gravitasi 10 m/s², volume kotak adalah ....
A. 6 m³
B. 60 m³
C. 60 cm³
D. 600 cm³
Jawaban: D. 600 cm³
Perhitungan: Gaya apung = berat di udara - berat dalam air = 4×10 - 34 = 6 N. ρ g V = 6 → 1000×10×V = 6 → V = 0,0006 m³ = 600 cm³.

6. Sebuah tabung dengan masing-masing ujungnya diberi nama A dan B diletakkan mendatar. Fluida dialirkan melalui tabung itu. Jika perbandingan luas penampang ujung A dan ujung B adalah 1:4, perbandingan kecepatan aliran fluida di ujung A dan B adalah ....
A. 1:16
B. 1:4
C. 4:1
D. 16:1
Jawaban: C. 4:1
Perhitungan: Debit sama → A₁v₁ = A₂v₂ → v₁/v₂ = A₂/A₁ = 4/1.

7. Air 100 cc dimasukkan ke dalam sebuah pipa U, kemudian ditambahkan minyak 50 cc (massa jenis 0,9 gram/cm³). Jika luas penampang pipa U itu 5 cm², maka beda tinggi permukaan air dan minyak dalam pipa U itu adalah ....
a. 10 cm
b. 1 cm
c. 0,1 cm
d. 0,01 cm
Jawaban: b. 1 cm
Perhitungan: Tinggi minyak = 50/5 = 10 cm. Misalkan h1 = tinggi air di kaki minyak, h2 di kaki lain. h1+h2 = 100/5 = 20 cm. Tekanan: 0,9×10 + h1 = h2 → 9 + h1 = h2. Substitusi: h1 + (9+h1)=20 → 2h1=11 → h1=5,5 cm, h2=14,5 cm. Selisih permukaan = (10+5,5) - 14,5 = 1 cm.

8. Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 8,0×10² kg/m³, massanya 2 kg. Pada bagian bawah kayu menempel sebongkah logam bermassa jenis 1,0×10⁴ kg/m³, sehingga bagian kayu yang terendam air adalah 90%. Massa timbal adalah ....
a. 9/5 kg
b. 5/9 kg
c. 9/30 kg
d. 5/18 kg
Jawaban: d. 5/18 kg
Perhitungan: V_kayu = 2/800 = 0,0025 m³. Volume tercelup = 0,9×0,0025 = 0,00225 m³. Persamaan gaya apung = berat: 1000×10×(0,00225 + V_logam) = (2 + m)×10 → 2,25 + 1000 V_logam = 2 + m. V_logam = m/10000 → 2,25 + 0,1m = 2 + m → 0,25 = 0,9m → m = 5/18 kg.

9. Emas yang massanya 193 gram berada di dalam minyak tanah mengalami gaya ke atas sebesar 8000 dyne. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² dan massa jenis minyak tanah 0,8 gr/cm³, maka massa jenis emas adalah... .
A. 1,93 gr/cm³
B. 8,65 gr/cm³
C. 19,3 gr/cm³
D. 193 gr/cm³
Jawaban: C. 19,3 gr/cm³
Perhitungan: Gaya apung = ρ_minyak × g × V_emas. g = 10 m/s² = 1000 cm/s². 8000 dyne = 0,8×1000×V → V = 10 cm³. ρ_emas = 193/10 = 19,3 g/cm³.

10. Sebuah pipa U mula-mula diisi dengan minyak tanah kemudian ditambahkan air secukupnya. Jika massa jenis minyak tanah 0,8 gram/cm³ dan massa jenis air 1 gram/cm³, dan luas penampang pipa 1,25 cm², berapakah banyak air yang harus ditambahkan agar selisih tinggi permukaan minyak tanah adalah h = 15 cm.
A. 9 ml
B. 12 ml
C. 15 ml
D. 18 ml
Jawaban: C. 15 ml
Perhitungan: Selisih tinggi minyak H1 - H2 = 15 cm. Persamaan tekanan: ρ_min (H1-H2) = ρ_air x → 0,8×15 = 1× x → x = 12 cm (tinggi air). Volume air = A × x = 1,25×12 = 15 cm³ = 15 ml.

11. Sebuah tabung gas dihubungkan dengan sebuah selang ke sebuah manometer terbuka yang berisi raksa yang massa jenisnya 13,6 g/cm³. Ternyata raksa dalam keadaan setimbang pada selisih tinggi permukaan 20 cm seperti pada gambar di samping ini. Jika tekanan udara luar 0,9 atm, maka tekanan gas dalam tabung tersebut (dalam N/m²) adalah ....
Jawaban: 1,184 × 10⁵ N/m² (perhitungan: P_gas = P_udara + ρgh = 0,9×101325 + 13600×10×0,2 = 91192,5 + 27200 = 118392,5 Pa)

12. Sebuah gelembung udara di dasar danau memiliki volume 20 cm³, tekanan 4,9 × 10⁵ Pa, dan suhu 4 °C. Gelembung naik ke permukaan yang bersuhu 20 °C dan tekanan 1,0 × 10⁵ Pa. Volume gelembung pada saat mencapai permukaan adalah ....
Jawaban: ≈ 104 cm³ (perhitungan: V₂ = V₁ × (P₁/P₂) × (T₂/T₁) = 20 × (4,9/1,0) × (293/277) ≈ 20 × 4,9 × 1,058 = 103,7 cm³)

BuSet April 24, 2026 Tags : IPA , OSN , SMP

Materi OSN IPA 5. Fluida

Bagian 1: Fluida Statis

A. Tekanan Hidrostatis

B. Prinsip Pascal

C. Prinsip Archimedes

D. Tegangan Permukaan

E. Miniskus dan Kapilaritas

1. Miniskus

2. Kapilaritas

Bagian 2: Fluida Dinamis

A. Persamaan Kontinuitas

B. Persamaan Bernoulli

C. Aliran Laminar vs Turbulen

Bagian 3: Aliran Fluida pada Makhluk Hidup

A. Sistem Peredaran Darah (Manusia dan Vertebrata)

B. Sistem Pernapasan

C. Sistem Gerak (Kerangka Hidrostatik dan Gerak Hewan)

D. Sistem Transportasi pada Tumbuhan

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Soal Nomor 2

Soal Nomor 3

Soal Nomor 4

Soal Nomor 5

Soal Nomor 6

Soal Nomor 7

Soal Nomor 8

Soal Nomor 9

Soal Nomor 10

Soal Nomor 11

Soal MOTS

Subscribe by Email

No Comments