Pada artikel sebelumnya, kamu sudah mencicipi 3 contoh soal hidrostatis. Mungkin kamu berpikir bahwa soal tersebut cukup mudah. Bila kamu ingin mencoba soal yang sulit, tenang kami punya contoh soal hidrostatis level medium. 

Kali ini bukan hanya 3, tapi kami akan memberikan 5 contoh soal hidrostatis yang lebih memacu adrenalin dibandingkan soal sebelumnya. Sudah siap? Mari mulai!

Contoh Soal Hidrostatis (Tingkat Kesulitan Sedang)

1. Pada mulanya, Baki mengisi sebuah pipa berbentuk U dengan air. Setelah itu, Baki menuangkan minyak goreng pada pipa tersebut melalui salah satu mulut pipa. Posisi air dan minyak goreng dalam keadaan stabil. Jika tinggi cairan minyak goreng 8 cm dan air 5 cm, maka berapakah massa jenis minyak goreng?

(Agar lebih jelas, kamu bisa memperhatikan gambar berikut)

2. Seekor ikan paus berenang pada kedalaman 15 meter. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m^3, percepatan gravitasi bumi 10 m/s^2 dan tekanan udara luar 10^5 N/m^2, maka hitunglah tekanan hidrostatis yang dialami ikan dan tekanan total yang dialami ikan.

3. Sebuah benda berbentuk balok berada pada bejana yang berisi air dan minyak. Pada saat itu, setengah dari volume balok berada di dalam air, sementara 30% dari volume balok tersebut berada dalam minyak. Untuk memperjelas silakan lihat gambar berikut.

Pertanyaannya, berapakah massa jenis balok tersebut jika massa jenis air 1 g/cm^3 dan massa jenis minyak 0,8 g/cm^3.

Pembahasan Contoh Soal Hidrostatis Level Medium

Pembahasan soal 1

Seperti yang tertera di soal, air dan minyak goreng dalam keadaan stabil maka berarti tekanan hidrostatis keduanya seimbang. Dengan begitu, kamu dapat mencari massa jenis minyak goreng melalui persamaan berikut.

P(air) = P(minyak), maka

ρ(air) . g . h(air) = ρ(minyak) . g . h(minyak)

Sebelum memasukkan nilai, ubah dulu satuan tinggi air dan minyak goreng dari cm ke meter. Selanjutnya, masukkan ke persamaan.

ρ(air) . g . h(air) = ρ(minyak) . g . h(minyak)

1.000 kg/m^3 . 10 . 0,05 m = ρ(minyak) . 10 . 0,08 m

ρ(minyak) = (1.000 kg/m^3 x 10 x 0,05 m) : (10 x 0,08 m)

ρ(minyak) = 50 kg/m^3 : 0,08

Maka, ρ(minyak) = 625 kg/m^3

Jadi, massa jenis minyak goreng adalah 625 kg/m^3. 

Pembahasan soal 2

Ada dua jawaban yang dibutuhkan pertanyaan nomor 2, yakni tekanan hidrostatis yang dialami ikan dan tekanan total yang dialami ikan. Berikut cara mengerjakannya.

P(h) = ρ. g. h

P(h) = 1.000 kg/m^3 x 10 m/s^2 x 15 m

Maka, P(h) = 150.000 Pa atau 150 kPa 

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 150 kPa.

Lalu, tekanan total yang dialami ikan adalah:

P(total) = P(h) + P(o)

P(total) = 150 kPa + 100 kPa 

Maka, P(total) = 250 kPa

Jadi, tekanan total yang dialami ikan adalah 250 kPa.

Bagi yang bingung darimana mendapat P(o) = 100 kPa. Nilai ini didapat dari keterangan pada soal bahwa tekanan udara luar = 10^5 N/m^2. Nilai ini sama saja dengan 100.000 Pa atau 100 kPa. . 

Pembahasan soal 3

Seperti yang tertera di soal, gambar menunjukkan bahwa setengah (50%) dari volume balok berada di dalam air, sementara 30% volume balok berada di dalam minyak. Bagaimanakah cara mengetahui massa jenis balok tersebut? Caranya sebagai berikut.

Pertama-tama, kamu perlu mengidentifikasi arah gaya yang bekerja pada tiap komponen. Maka, kamu pun mendapatkan bahwa arah gaya yang bekerja pada air dan minyak sama-sama menuju ke atas, sementara arah gaya pada benda menuju ke bawah.

Maka, w(benda) = F(air) + F(minyak).

Selanjutnya gunakan persamaan F = w = m.g. Tetapi, karena pada soal ini massa benda tidak diketahui maka kamu bisa gunakan persamaan 

w = ρ . V . g

Selanjutnya ikuti langkah berikut.

w(benda) = F(air) + F(minyak)

ρ(b) . V(b) . g = ρ(air) . V(air) . g  + ρ(minyak) . V(minyak) . g 

Selanjutnya, sisihkan percepatan gravitasi sehingga persamaannya menjadi:

ρ(b) . V(b) = ρ(air) . V(air) + ρ(minyak) . V(minyak) 

ρ(b) = [ρ(air) . V(air)  + ρ(minyak) . V(minyak) ] : V(b) 

Setelah itu, masukkan nilainya:

ρ(b) = (1 x 0,5Vb + 0,8 x 0,3Vb) : Vb

ρ(b) = (0,5Vb + 0,24Vb) : Vb

Selanjutnya :

ρ(b) = 0,74Vb : Vb

ρ(b) = 0,74 g/cm^3

Jadi, massa jenis balok tersebut adalah 0,74 g/cm^3.

Nah itulah contoh soal hidrostatis level medium. Apakah kamu berhasil menjawab 3 soal ini dengan benar? Selamat ya kamu sudah berusaha dengan baik. Selanjutnya, kamu bisa coba mengerjakan soal lainnya, seperti soal aritmatika, trigonometri ataupun permutasi dan kombinasi.