Soalan Contoh Bendalir Statik

15 Contoh Masalah Bendalir Statik

Tekanan Hidrostatik

1. Perbezaan tekanan hidrostatik darah antara otak dan tapak kaki seseorang yang mempunyai ketinggian 165 cm ialah…. (Andaikan ketumpatan darah ialah 1,0 × 10³ kg / m³ dan g = 10 m/s²)

A. 1,65 × 10² N / m²

B. 1,65 × 10³ N / m²

C. 1,65 × 10⁴ N / m² .

D. 0,83 × 10⁴ N / m³

E. 0,83 × 10³ N / m²

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Nyatakan semua unit dalam Sistem Antarabangsa

Tinggi (t) = 165 cm = 165/100 meter = 1,65 meter

Ketumpatan darah (ρ) = 1,0 × 10³ kg / m³

Pecutan graviti (g) = 10 m/s²

Ditanya: Tekanan hidrostatik

Jawapan:

Kapal Penghubung

2. Beri perhatian kepada gambar berikut:

Sebuah tiub-U pada mulanya diisi dengan air dengan ketumpatan 1000 kg.m^-3 Kemudian, minyak masak dituang ke dalam salah satu paip supaya kedudukan stabil kelihatan seperti gambar. Jika tinggi turus minyak ialah 8 cm dan turus air ialah 5 cm, ketumpatan minyak masak ialah….

A. 520 kg.m^-3

B. 525 kg.m^-3

C. 600 kg.m^-3

D. 625 kg.m^-3

E. 720 kg.m^-3

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Ketumpatan air = 1000 kg.m^-3

Tinggi air = 5 cm

Tinggi minyak masak = 8 cm

Ditanya: Ketumpatan minyak masak

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah D.

Keapungan

3. Batu dengan isipadu 0,5 m³ direndam sepenuhnya dalam cecair dengan ketumpatan 1,5 g cm-1^-3 Jika pecutan graviti = 10 ms^-2 , maka batu itu akan mengalami daya ke atas sebanyak...

A. 1.500 U

B. 3.000 U

C. 4.500 U

D. 7.500 U

E. 9.000 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Isipadu batu (V) = 0,5 m³

Ketumpatan cecair (ρ) = 1,5 gram cm^-3 = 1500 kg/m^-3

Pecutan akibat graviti (g) = 10 ms^-2

Ditanya: Daya apungan (F_A) dialami oleh batu itu

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah D.

Objek Terapung

4. Seketul ais yang terapung di laut kelihatan seperti gambar. Jika ketumpatan air laut ialah 1,2 g cm^-3 dan ketumpatan seketul ais ialah 0,9 gr c^-3 maka isipadu seketul ais yang direndam (masuk) ke dalam air laut adalah sama dengan... isipadu yang muncul.

A. 2 kali

B. 3 kali

C. 4 kali

D. 5 kali

E. 6 kali

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Ketumpatan air laut (ρ_laut) = 1,2 gram cm^-3

Ketumpatan ais (ρ_es) = 0,9 gr c^-3

Ditanya: Isipadu ais yang terendam di dalam air laut adalah sama dengan isipadu yang muncul.

Jawapan:

Jadi isipadu ais yang direndam dalam air laut adalah sama dengan 3 kali ganda isipadu yang muncul (3 x 0,25 = 0,75).

Jawapan yang betul ialah B.

5. Sebuah objek terapung dalam cecair dengan 2/3 daripada objek itu tenggelam. Jika ketumpatan objek itu ialah 0,6 g cm³ , maka ketumpatan cecair itu ialah….

A. 1.800 kg m³

B. 1.500 kg m³

C. 1.200 kg m³

D. 900 kg m³

E. 600 kg m³

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Sebahagian objek yang tenggelam = 2/3

Ketumpatan objek = 0,6 gr cm³ = 600 kg/m³

Ditanya: Ketumpatan cecair (x)

Jawapan:

Bahagian objek yang direndam adalah sama dengan nisbah ketumpatan:

Ketumpatan cecair itu ialah 900 kg m³

Jawapan yang betul ialah D.

6. Sekeping kayu terapung dengan 3/5 daripada bahagiannya terendam di dalam air. Jika ketumpatan air ialah 1 × 10³ kg / m³ , maka ketumpatan kayu ialah…

A. 2 × 10² kg / m³

B. 4 × 10² kg / m³

C. 6 × 10² kg /m³

D. 8 × 10² kg / m³

E. 10 × 10² kg / m³

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Sebahagian objek yang tenggelam = 3/5

Ketumpatan air = 1×10³ kg / m³ = 1000 kg/m³

Ditanya: Ketumpatan kayu (x)

Jawapan:

Bahagian objek yang direndam adalah sama dengan nisbah ketumpatan:

Ketumpatan kayu ialah 600 kg/m³ = 6 x 10² kg / m³

Jawapan yang betul ialah C.

7. Lihat gambar blok berikut!

Sebuah bongkah direndam dalam dua cecair yang berbeza. Apabila direndam dalam cecair A, 0,6 daripada bongkah itu direndam. Apabila direndam dalam cecair B, 0,5 daripada bongkah itu direndam. Nisbah ketumpatan cecair A dan B ialah…

A.1 : 1

B.4 : 5

C.5 : 4

D.5 : 6

E.6 : 5

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Ketumpatan blok = x

Bahagian objek yang direndam dalam cecair A = 0,6

Ketumpatan cecair A = y

Bahagian objek yang direndam dalam cecair B = 0,5

Ketumpatan cecair B = z

Ditanya: Perbandingan ketumpatan cecair A dan B (y : z)

Jawapan:

Bahagian objek yang direndam dalam cecair adalah sama dengan nisbah ketumpatan objek kepada ketumpatan cecair.

Gantikan x dalam persamaan 2 dengan x pada persamaan 1 :

Jawapan yang betul ialah D.

8. Lihat gambar itu!

Sebuah objek apabila diletakkan di dalam cecair P terapung dengan 1/2 isipadunya di bawah permukaan cecair dan apabila diletakkan di dalam cecair Q objek tersebut terapung. Nisbah ketumpatan cecair P dan Q ialah…

A.1 : 2

B.2 : 1

C.2 : 3

D.3 : 1

E.3 : 4

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Ketumpatan objek = x

Bahagian objek yang direndam dalam cecair P = 1/2 = 0,5

Ketumpatan cecair P = y

Bahagian objek yang direndam dalam cecair Q = 1 (semua bahagian objek direndam)

Ketumpatan cecair Q = z

Ditanya: Perbandingan ketumpatan cecair P dan Q (y : z)

Jawapan:

Bahagian objek yang direndam dalam cecair adalah sama dengan nisbah ketumpatan objek kepada ketumpatan cecair.

Gantikan x dalam persamaan 2 dengan x pada persamaan 1 :

Jawapan yang betul ialah B.

9. Sekeping kayu terapung dalam minyak (ketumpatan = 800 kg.m^-3) sehingga 4/5 daripada isipadunya berada dalam minyak, maka ketumpatan kayu itu ialah….

A. 16 kg.m^-3

B. 64 kg.m^-3

C. 160 kg.m^-3

D. 270 kg.m^-3

E. 640 kg.m^-3

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Ketumpatan minyak (ρ) = 800 kg.m^-3

Sebahagian objek yang tenggelam = 4/5

Ditanya: Ketumpatan kayu

Jawapan:

Bahagian objek yang direndam adalah sama dengan nisbah ketumpatan:

Ketumpatan kayu ialah 640 kg/m³.

Jawapan yang betul ialah E.

10. Sebuah bongkah di udara mempunyai berat 50 N. Apabila ditimbang di dalam air, beratnya menjadi 30 N. Jika ketumpatan air = 10³ kg.m^-3 maka ketumpatan bongkah tersebut ialah…

A. 1500 kg.m^-3

B. 2000 kg.m^-3

C. 2500 kg.m^-3

D. 3000 kg.m^-3

E. 4000 kg.m^-3

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Berat bongkah di udara (w) = 50 N

Berat bongkah dalam air (w)_udara) = 30 N

Ketumpatan air (ρ_udara) = 10³ kg.m^-3 = 1000 kg.m^-3

Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s²

Jisim bongkah di udara (m) = w/g = 50/10 = 5 kg

Ditanya: Ketumpatan blok (ρ_rasuk)

Jawapan:

Kirakan daya apungan:

F_A = w – w_udara = 50 – 30 = 20 N

Kirakan isipadu bongkah yang terendam di dalam air menggunakan formula daya apungan:

F_A = ρ g V

20 = (1000)(10) V

20 = (10.000) V

V = 20/10.000

V = 0,002 m³

Kirakan ketumpatan blok:

ρ = m/V = 5/0,002 = 2500 kg/m³

Jawapan yang betul ialah C.

Tekanan bendalir

11.
Perhatikan gambar berikut! Pecutan graviti ialah 10 N/kg, jika luas keratan rentas ikan yang ditekan oleh air di atasnya ialah 6 cm², maka daya yang menekan ikan dari air di atasnya ialah….

1. 5,1 N
2. 85 N
3. 8500 N
4. 8600 N

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Pecutan akibat graviti (g) = 10 N/kg
Luas keratan rentas ikan (A) = 6 cm² = 6 x 10^-4 m²
Ketumpatan air = 1 gram/cm³ = 1 (10^-3 kg) / 10^-6 m³ = 10³ kg / m³ = 1000 kg/m³
Tinggi air = 100 cm – 15 cm = 85 cm = 85 x 10^-2 meter
Ditanya: Daya yang menolak ikan keluar dari air di atasnya
Jawapan:
Jawapan yang betul ialah A.

Kapilari dan tegangan permukaan cecair

12. Semakin kecil titisan cecair, semakin hampir bentuknya dengan sfera. Bagi isipadu yang diberikan, dapat dibuktikan bahawa sfera mempunyai luas permukaan terkecil berbanding bentuk lain. Konsep titisan cecair menghampiri sfera berkaitan dengan konsep…

1. Ketumpatan
2. Lekatan dan perpaduan
3. Tegangan permukaan
4. Meniskus dan kapilari

Perbincangan
Bentuk sfera titisan cecair berkaitan dengan konsep tegangan permukaan. Secara matematik, tegangan permukaan ialah daya per unit panjang. Daya yang dimaksudkan ialah kohesi. Kohesi ialah tarikan antara molekul yang serupa, manakala lekatan ialah tarikan antara molekul yang tidak berbeza.
Daya kohesi yang lebih kuat antara molekul air dan daya pelekat yang lebih lemah antara molekul air dan molekul udara atau molekul lain menyebabkan semua molekul air tertarik antara satu sama lain dan berkumpul bersama. Molekul air di dalam titisan air menarik molekul air di bahagian luar untuk bergerak lebih dekat bersama. Molekul air di bahagian luar mempunyai daya pelekat yang lebih lemah supaya ia mudah ditarik lebih dekat bersama. Dan bentuk titisan air yang terbentuk menyerupai bola. Dalam proses ini, permukaan titisan air kelihatan tegang disebabkan oleh daya tarikan antara molekul air.
Jawapan yang betul ialah C.

13. Peristiwa air naik dalam tiub kapilari adalah kerana...

1. Daya pelekat antara air dan kaca mampu menarik air ke atas
2. Daya kohesi antara air dan kaca mampu menarik air ke atas
3. kewujudan daya Archimedes
4. Tekanan hidrostatik pada permukaan air dalam tiub kapilari adalah sangat kecil

Perbincangan
Kenaikan air dalam tiub kapilari berlaku kerana daya pelekat antara molekul air dan molekul tiub kapilari adalah lebih besar daripada daya kohesi antara molekul air. Oleh itu, daya pelekat yang lebih besar antara molekul air dan molekul tiub kapilari mampu menarik air ke atas.
Tiub kapilari boleh jadi tiub kaca, sumbu dapur, dsb.
Jawapan yang betul ialah A.

Keapungan dan hukum Archimedes

14. Sebuah kapal yang belayar di laut memasuki sungai yang agak luas dan dalam. Jika ketumpatan air laut ialah 1100 kg/m³, ketumpatan air tawar ialah 1000 kg/m³, maka nisbah daya Archimedes yang dialami oleh sebuah kapal di laut dan di sungai ialah...

1. 11: 10
2. 10: 11
3. 121: 100
4. 1: 1

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Ditanya: Perbandingan daya Achimedes yang dialami oleh kapal di laut dan di sungai
Jawapan:
Jika objek terapung maka daya apungan (F_A) = graviti (w) :
Hukum Archimedes menyatakan bahawa daya apungan yang bertindak ke atas objek yang direndam dalam bendalir (air) adalah sama dengan berat bendalir (air) yang disesarkannya. Isipadu objek yang direndam dalam bendalir (air) adalah sama dengan isipadu bendalir (air) yang disesarkan.

Perbandingan isipadu objek yang direndam dalam air laut dan air sungai:
Jawapan yang betul ialah B.

15. Sebatang bongkah kayu direndam di dalam air. Ternyata 25% daripada bahagian itu berada di atas permukaan air dan 75% berada di dalam air. Jika ketumpatan air ialah 1 g/cm³ dan pecutan graviti bumi ialah 10 m/s² maka ketumpatan bongkah kayu itu ialah….

1. 0,025 kg / m³
2. 0,075 g / cm³
3. 0,250 kg / m³
4. 0,750 g / cm³

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Bahagian bongkah yang berada di atas permukaan air = 25% = 25/100 = 0,25
Bahagian bongkah yang direndam dalam air = 75% = 75/100 = 0,75
Ketumpatan air = 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
Pecutan akibat graviti = 10 m/s²
Ditanya: Ketumpatan bongkah kayu
Jawapan:
Isipadu bongkah yang direndam dalam air = nisbah ketumpatan bongkah kepada ketumpatan air
Jawapan yang betul ialah D.

 

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional

Soalan OSN Fizik Sekolah Menengah Rendah