Teknokiper.com - Contoh soal dan jawaban tentang tekanan dan hukum Pascal untuk tingkat sekolah menengah pertama. Soal disusun dalam bentuk pilihan berganda dilengkapi pembahasan dan dirancang sedemikian agar meliputi beberapa subtopik dalam kajian tekanan untuk tingkat menengah pertama seperti persamaan tekanan, satuan tekanan, tekanan dalam bejana berhubungan, hukum dan prinsip Pascal, dan alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip Pascal. Selain sebagai contoh, pembahasan soal ini juga sekaligus membantu murid agar terbiasa mengerjakan soal-soal pilihan berganda.
A. P = F.A
B. P = F/A
C. P = ½F.A
D. P = 2F.A
Pembahasan :
Jika dilihat berdasarkan rumusnya, maka tekanan dapat diartikan sebagai gaya persatuan luas permukaan di mana gaya tersebut bekerja. Besar tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan.
P = F / A
Keterangan :
P = tekanan (Pa atau N/m2)
F = gaya (N)
A = luas permukaan bidang sentuh (m2).
Contoh 2 : Hubungan Tekanan, Gaya, dan Luas
Jika sebuah balok diletakkan di atas meja, maka tekanan yang diberikan balok pada meja tersebut dapat diperbesar dengan cara ....
A. Memperkecil berat balok
B. Memperbesar luas alas balok
C. Memperbesar berat balok
D. Memperkecil massa balok
Pembahasan :
Seperti yang telah dibahas pada soal sebelumnya, tekanan yang dihasilkan oleh sebuah gaya berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan sentuh. Karena gaya yang diberikan balok adalah gaya berat, maka:
P = F / A = m.g / A
Dari rumus tersebut dapat kita lihat bahwa semakin besar gaya yang diberikan maka akan semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil luas permukaan sentuh maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Itu artinya, untuk memperbesar tekanan yang dihasilkan oleh balok, ada dua cara yang dapat dilakukan, yaitu:
1. Memperbesar massa agar gaya berat bertambah
2. Memperkecil luas alas balok yang bersentuhan dengan meja.
Jadi, agar tekanan yang dihasilkan balok membesar, maka salah satu cara yang dapat dilakukan adalah memperbesar berat balok. Berat balok dapat diperbesar dengan cara memperbesar massanya.
A. 0,5 m2
B. 1,5 m2
C. 2,5 m2
D. 4,0 m2
Pembahasan :
Dik : F1 = 40 N, F2 = 50 N, P2 = 5P1, A1 = 2 m2
Dit : A2 = ... ?
Tekanan yang dihasilkan gaya pertama:
⇒ P1 = F1/A1
⇒ P1 = 40/2
⇒ P1 = 20 Pa
Tekanan yang dihasilkan gaya kedua:
⇒ P2 = F2/A2
⇒ 5P1 = F2/A2
⇒ 5 (20) = 50/A2
⇒ 100 = 50/A2
⇒ A2 = 50/100
⇒ A2 = 0,5 m2
Contoh 4 : Hukum Pascal
Perhatikan gambar berikut!
Sistem di atas akan seimbang jika besar F2 sama dengan ....
A. 80 N
B. 100 N
C. 120 N
D. 160 N
Pembahasan :
Dik : F1 = 40 N, A1 = 0,01 m2, A2 = 0,04 m2
Dit : F2 = ... ?
Berdasarkan prinsip Pascal:
⇒ F2 = 4.000 (0,04)
⇒ F2 = 160 N
A. 1000 Pa
B. 2000 Pa
C. 2500 Pa
D. 4000 Pa
Pembahasan :
Dik : p = 2 m, l = 1 m, t = 0,5 m, m = 400 kg
Dit : P = ... ?
Dengan asumsi bahwa peti berada dengan posisi panjang dan lebar di bawah, maka luas alas yang bersentuhan dengan permukaan lantai adalah:
⇒ A = p x l
⇒ A = 2 x 1
⇒ A = 2 m2
Karena massa peti diketahui, maka gaya yang diberikan peti terhadap lantai adalah gaya berat yang besarnya merupakan hasil kali massa dengan gravitasi.
⇒ F = m.g
⇒ F = 400 (10)
⇒ F = 4000 N
Tekanan yang diberikan peti pada lantai:
⇒ P = F/A
⇒ P = 4000/2
⇒ F = 2.000 Pa
Contoh 6 : Menentukan Massa
Sebuah balok berukuran 4 m x 2 m x 5 m diletakkan di atas lantai. Jika tekanan minimum yang diberikan balok terhadap lantai adalah 50 Pa dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka massa balok tersebut adalah ....
A. 50 kg
B. 80 kg
C. 100 kg
D. 120 kg
Pembahasan :
Dik : P min = 50 Pa, g = 10 m/s2
Dit : m = ... ?
Tekanan minimum dihasilkan jika balok diletakkan dengan bagian alas terbesar, yaitu:
⇒ P min = F/Amax
⇒ 50 = m.g/(4 x 5)
⇒ 50 = 10m/20
⇒ 1000 = 10 m
⇒ m = 1000/10
⇒ m = 100 kg
Jika massa jenis raksa adalah 13,6 g/cm3, maka massa jenis zat cair X adalah ....
A. 3,4 g/cm3
B. 2,6 g/cm3
C. 1,9 g/cm3
D. 1,3 g/cm3
Pembahasan :
Dik : ρ1 = 13,6 g/cm3, h1 = 2 cm, h2 = 8 cm
Dit : ρ2 = ... ?
Berdasarkan prinsip bejana berhubungan:
⇒ ρ2 . h2 = ρ1 . h1
⇒ ρ2 (8) = 13,6 (2)
⇒ 8 ρ2 = 27,2
⇒ ρ2 = 27,2/8
⇒ ρ2 = 3,4 g/cm3
Contoh 8 : Perbandingan Tekanan
Perhatikan gambar berikut!
Jika massa keempat balok di atas adalah sama, maka balok yang menghasilkan tekanan paling besar adalah ....
A. I dan II
B. I dan III
C. II
D. IV
Pembahasan :
Tekanan yang dihasilkan oleh balok berbanding lurus dengan berat balok dan berbanding terbalik dengan luas alas balok yang bersentuhan dengan lantai. Karena massa keempat balok sama, maka berat keempat balok juga sama.
Karena berat keempat balok sama, maka yang menjadi pembeda dan mempengaruhi besar tekanannya hanya luas alas yang bersentuhan dengan lantai. Karena tekanan berbanding terbalik dengan luas, semakin kecil luas alasnya maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Dari keempat balok di atas, balok yang memiliki luas alas paling kecil adalah balok II. Dengan demikian, balok II memberikan tekanan paling besar kepada lantai.
A. Balon udara
B. Pompa hidrolik
C. Kursi dokter gigi
D. Mesin pengepres hidrolik
Pembahasan :
Prinsip Pascal adalah prinsip kerja yang memberikan gaya kecil pada penghisap kecil untuk menghasilkan gaya besar pada penghisap yang besar. Beberapa alat yang cara kerjanya menggunakan prinsip Pascal antaralain:
1. Dongkrak dan pompa hidrolik
2. Mesin pengepres hidrolik
3. Kursi dokter gigi
4. Rem piringan hidrolik
5. Kursi eksekutif
Dengan demikian, yang tidak termasuk alat dengan prinsip Pascal adalah balon udara. Balon udara merupakan alat teknik yang cara kerjanya berdasarkan prinsip Archimedes.
Contoh 10 : Tekanan Maksimum
Sebuah balok berukuran 2 m x 1 m x 4 m memiliki massa 100 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tekanan maksimum yang dapat diberikan balok pada lantai adalah ....
A. 500 Pa
B. 400 Pa
C. 250 Pa
D. 125 Pa
Pembahasan :
Dik : m = 100 kg, g = 10 m/s2
Dit : P max = ... ?
Gaya yang diberikan balok:
⇒ F = m.g
⇒ F = 100 (10)
⇒ F = 1000 N
Karena ada tiga bagian yang mungkin untuk menjadi alas balok, maka ada tiga kemungkinan tekanan yang dihasilkan. Karena semakin kecil luas alas yang bersentuhan dengan lantai semakin besar tekanan yang dihasilkan, maka tekanan maksimum dihasilkan jika luas alasnya paling kecil.
Dari tiga kemungkinan {(2 x 1), (2 x 4), dan (1 x 4)}, luas alas terkecil adalah:
⇒ A = 2 x 1
⇒ A = 2 m2
Dengan demikian, tekanan maksimum yang dapat dihasilkan adalah:
⇒ P max = F/A
⇒ P max = 1000/2
⇒ P max = 500 Pa
Contoh 1 : Pengertian Tekanan
Jika sebuah gaya F bekerja pada sebuah bidang dengan luas permukaan sentuh sebesar A, maka besar tekanan yang diberikan gaya tersebut adalah ....A. P = F.A
B. P = F/A
C. P = ½F.A
D. P = 2F.A
Pembahasan :
Jika dilihat berdasarkan rumusnya, maka tekanan dapat diartikan sebagai gaya persatuan luas permukaan di mana gaya tersebut bekerja. Besar tekanan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan.
P = F / A
Keterangan :
P = tekanan (Pa atau N/m2)
F = gaya (N)
A = luas permukaan bidang sentuh (m2).
Jawaban : B
Contoh 2 : Hubungan Tekanan, Gaya, dan Luas
Jika sebuah balok diletakkan di atas meja, maka tekanan yang diberikan balok pada meja tersebut dapat diperbesar dengan cara ....
A. Memperkecil berat balok
B. Memperbesar luas alas balok
C. Memperbesar berat balok
D. Memperkecil massa balok
Pembahasan :
Seperti yang telah dibahas pada soal sebelumnya, tekanan yang dihasilkan oleh sebuah gaya berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan sentuh. Karena gaya yang diberikan balok adalah gaya berat, maka:
P = F / A = m.g / A
Dari rumus tersebut dapat kita lihat bahwa semakin besar gaya yang diberikan maka akan semakin besar pula tekanan yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil luas permukaan sentuh maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Itu artinya, untuk memperbesar tekanan yang dihasilkan oleh balok, ada dua cara yang dapat dilakukan, yaitu:
1. Memperbesar massa agar gaya berat bertambah
2. Memperkecil luas alas balok yang bersentuhan dengan meja.
Jadi, agar tekanan yang dihasilkan balok membesar, maka salah satu cara yang dapat dilakukan adalah memperbesar berat balok. Berat balok dapat diperbesar dengan cara memperbesar massanya.
Jawaban : C
Contoh 3 : Luas Permukaan Sentuh
Sebuah gaya 40 N bekerja pada sebuah bidang dengan luas permukaan yang bersentuhan 2 m2. Agar dihasilkan tekanan lima kali lebih besar dari tekanan pertama, maka gaya 50 N harus bekerja pada bidang dengan luas permukaan sentuh sebesar ....A. 0,5 m2
B. 1,5 m2
C. 2,5 m2
D. 4,0 m2
Pembahasan :
Dik : F1 = 40 N, F2 = 50 N, P2 = 5P1, A1 = 2 m2
Dit : A2 = ... ?
Tekanan yang dihasilkan gaya pertama:
⇒ P1 = F1/A1
⇒ P1 = 40/2
⇒ P1 = 20 Pa
Tekanan yang dihasilkan gaya kedua:
⇒ P2 = F2/A2
⇒ 5P1 = F2/A2
⇒ 5 (20) = 50/A2
⇒ 100 = 50/A2
⇒ A2 = 50/100
⇒ A2 = 0,5 m2
Jawaban : A
Contoh 4 : Hukum Pascal
Perhatikan gambar berikut!
Sistem di atas akan seimbang jika besar F2 sama dengan ....
A. 80 N
B. 100 N
C. 120 N
D. 160 N
Pembahasan :
Dik : F1 = 40 N, A1 = 0,01 m2, A2 = 0,04 m2
Dit : F2 = ... ?
Berdasarkan prinsip Pascal:
| ⇒ | F2 | = | F1 |
| A2 | A1 |
| ⇒ | F2 | = | 40 |
| 0,04 | 0,01 |
⇒ F2 = 160 N
Jawaban : D
Contoh 5 : Menentukan Besar Tekanan
Sebuah peti memiliki panjang, lebar, dan tinggi berturut-turut adalah 2 m, 1 m, dan 0,5 m. Jika massa peti adalah 400 kg, maka tekanan yang dihasilkan oleh peti tersebut pada lantai adalah ....A. 1000 Pa
B. 2000 Pa
C. 2500 Pa
D. 4000 Pa
Pembahasan :
Dik : p = 2 m, l = 1 m, t = 0,5 m, m = 400 kg
Dit : P = ... ?
Dengan asumsi bahwa peti berada dengan posisi panjang dan lebar di bawah, maka luas alas yang bersentuhan dengan permukaan lantai adalah:
⇒ A = p x l
⇒ A = 2 x 1
⇒ A = 2 m2
Karena massa peti diketahui, maka gaya yang diberikan peti terhadap lantai adalah gaya berat yang besarnya merupakan hasil kali massa dengan gravitasi.
⇒ F = m.g
⇒ F = 400 (10)
⇒ F = 4000 N
Tekanan yang diberikan peti pada lantai:
⇒ P = F/A
⇒ P = 4000/2
⇒ F = 2.000 Pa
Jawaban : B
Contoh 6 : Menentukan Massa
Sebuah balok berukuran 4 m x 2 m x 5 m diletakkan di atas lantai. Jika tekanan minimum yang diberikan balok terhadap lantai adalah 50 Pa dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka massa balok tersebut adalah ....
A. 50 kg
B. 80 kg
C. 100 kg
D. 120 kg
Pembahasan :
Dik : P min = 50 Pa, g = 10 m/s2
Dit : m = ... ?
Tekanan minimum dihasilkan jika balok diletakkan dengan bagian alas terbesar, yaitu:
⇒ P min = F/Amax
⇒ 50 = m.g/(4 x 5)
⇒ 50 = 10m/20
⇒ 1000 = 10 m
⇒ m = 1000/10
⇒ m = 100 kg
Jawaban : C
Contoh 7 : Bejana Berhubungan
Sebuah bejana berbentuk U diisi dengan dua jenis zat cair yaitu raksa dan zat cair X seperti gambar di bawah ini.Jika massa jenis raksa adalah 13,6 g/cm3, maka massa jenis zat cair X adalah ....
A. 3,4 g/cm3
B. 2,6 g/cm3
C. 1,9 g/cm3
D. 1,3 g/cm3
Pembahasan :
Dik : ρ1 = 13,6 g/cm3, h1 = 2 cm, h2 = 8 cm
Dit : ρ2 = ... ?
Berdasarkan prinsip bejana berhubungan:
⇒ ρ2 . h2 = ρ1 . h1
⇒ ρ2 (8) = 13,6 (2)
⇒ 8 ρ2 = 27,2
⇒ ρ2 = 27,2/8
⇒ ρ2 = 3,4 g/cm3
Jawaban : A
Contoh 8 : Perbandingan Tekanan
Perhatikan gambar berikut!
Jika massa keempat balok di atas adalah sama, maka balok yang menghasilkan tekanan paling besar adalah ....
A. I dan II
B. I dan III
C. II
D. IV
Pembahasan :
Tekanan yang dihasilkan oleh balok berbanding lurus dengan berat balok dan berbanding terbalik dengan luas alas balok yang bersentuhan dengan lantai. Karena massa keempat balok sama, maka berat keempat balok juga sama.
Karena berat keempat balok sama, maka yang menjadi pembeda dan mempengaruhi besar tekanannya hanya luas alas yang bersentuhan dengan lantai. Karena tekanan berbanding terbalik dengan luas, semakin kecil luas alasnya maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan.
Dari keempat balok di atas, balok yang memiliki luas alas paling kecil adalah balok II. Dengan demikian, balok II memberikan tekanan paling besar kepada lantai.
Jawaban : C
Contoh 9 : Aplikasi Prinsip Pascal
Berikut ini merupakan alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip Pascal, kecuali ....A. Balon udara
B. Pompa hidrolik
C. Kursi dokter gigi
D. Mesin pengepres hidrolik
Pembahasan :
Prinsip Pascal adalah prinsip kerja yang memberikan gaya kecil pada penghisap kecil untuk menghasilkan gaya besar pada penghisap yang besar. Beberapa alat yang cara kerjanya menggunakan prinsip Pascal antaralain:
1. Dongkrak dan pompa hidrolik
2. Mesin pengepres hidrolik
3. Kursi dokter gigi
4. Rem piringan hidrolik
5. Kursi eksekutif
Dengan demikian, yang tidak termasuk alat dengan prinsip Pascal adalah balon udara. Balon udara merupakan alat teknik yang cara kerjanya berdasarkan prinsip Archimedes.
Jawaban : A
Contoh 10 : Tekanan Maksimum
Sebuah balok berukuran 2 m x 1 m x 4 m memiliki massa 100 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tekanan maksimum yang dapat diberikan balok pada lantai adalah ....
A. 500 Pa
B. 400 Pa
C. 250 Pa
D. 125 Pa
Pembahasan :
Dik : m = 100 kg, g = 10 m/s2
Dit : P max = ... ?
Gaya yang diberikan balok:
⇒ F = m.g
⇒ F = 100 (10)
⇒ F = 1000 N
Karena ada tiga bagian yang mungkin untuk menjadi alas balok, maka ada tiga kemungkinan tekanan yang dihasilkan. Karena semakin kecil luas alas yang bersentuhan dengan lantai semakin besar tekanan yang dihasilkan, maka tekanan maksimum dihasilkan jika luas alasnya paling kecil.
Dari tiga kemungkinan {(2 x 1), (2 x 4), dan (1 x 4)}, luas alas terkecil adalah:
⇒ A = 2 x 1
⇒ A = 2 m2
Dengan demikian, tekanan maksimum yang dapat dihasilkan adalah:
⇒ P max = F/A
⇒ P max = 1000/2
⇒ P max = 500 Pa
Jawaban : A
0 comments :
Post a Comment