soal fisika tekanan

Kumpulan Soal Fisika Tekanan

Selamat datang di kumpulan soal fisika tekanan yang komprehensif ini. Materi tekanan merupakan salah satu pilar penting dalam fisika, yang diaplikasikan dalam berbagai fenomena alam dan teknologi. Latihan soal ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda mulai dari konsep dasar hingga aplikasi yang lebih kompleks. Mari kita mulai!

I. Soal Pilihan Ganda (20 Soal)

1. Tekanan didefinisikan sebagai…

   A. Gaya per satuan volume

   B. Gaya per satuan luas

   C. Massa per satuan volume

   D. Berat per satuan luas

   E. Energi per satuan waktu

2. Satuan internasional (SI) untuk tekanan adalah…

   A. Newton (N)

   B. Joule (J)

   C. Pascal (Pa)

   D. Meter (m)

   E. Kilogram (kg)

3. Sebuah balok bermassa 10 kg diletakkan di atas meja. Jika luas alas balok yang bersentuhan dengan meja adalah 0,2 m² dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s², berapakah tekanan yang diberikan balok pada meja?

   A. 20 Pa

   B. 50 Pa

   C. 100 Pa

   D. 200 Pa

   E. 500 Pa

4. Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya tekanan zat padat adalah…

   A. Gaya tekan dan massa benda

   B. Gaya tekan dan luas permukaan sentuh

   C. Massa benda dan luas permukaan sentuh

   D. Volume benda dan massa jenis

   E. Kedalaman dan massa jenis

5. Mengapa pisau yang tajam lebih mudah digunakan untuk memotong dibandingkan pisau tumpul?

   A. Pisau tajam memiliki massa yang lebih ringan.

   B. Pisau tajam memiliki luas permukaan sentuh yang lebih kecil sehingga tekanan lebih besar.

   C. Pisau tajam terbuat dari bahan yang lebih kuat.

   D. Pisau tajam memiliki gaya tekan yang lebih besar.

   E. Pisau tajam memiliki volume yang lebih kecil.

6. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang disebabkan oleh…

   A. Gaya gravitasi bumi

   B. Gerakan fluida

   C. Berat fluida yang tidak bergerak

   D. Gaya apung benda

   E. Perubahan suhu fluida

7. Rumus untuk menghitung tekanan hidrostatis adalah…

   A. P = F/A

   B. P = ρgh

   C. P = mg

   D. P = ½ρv²

   E. P = F/V

8. Sebuah titik berada di kedalaman 5 meter di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ dan g = 10 m/s², berapakah tekanan hidrostatis pada titik tersebut?

   A. 500 Pa

   B. 5.000 Pa

   C. 50.000 Pa

   D. 500.000 Pa

   E. 5.000.000 Pa

9. Pernyataan yang benar mengenai tekanan hidrostatis adalah…

   A. Tekanan hidrostatis bergantung pada bentuk wadah.

   B. Tekanan hidrostatis hanya bekerja ke bawah.

   C. Tekanan hidrostatis akan lebih besar pada kedalaman yang sama jika massa jenis fluida lebih besar.

   D. Tekanan hidrostatis tidak bergantung pada kedalaman.

   E. Tekanan hidrostatis hanya ada di permukaan fluida.

10. Prinsip kerja dongkrak hidrolik didasarkan pada…

    A. Hukum Archimedes

    B. Hukum Boyle

    C. Hukum Pascal

    D. Hukum Newton

    E. Hukum Bernoulli

11. Sebuah gaya 10 N diberikan pada penampang kecil seluas 0,01 m² pada dongkrak hidrolik. Jika penampang besar memiliki luas 0,1 m², berapakah gaya yang dihasilkan pada penampang besar?

    A. 1 N

    B. 10 N

    C. 100 N

    D. 1.000 N

    E. 10.000 N

12. Pernyataan berikut yang paling tepat mengenai Hukum Archimedes adalah…

    A. Tekanan dalam fluida tertutup diteruskan ke segala arah sama besar.

    B. Gaya apung yang dialami benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan benda tersebut.

    C. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya pada suhu konstan.

    D. Setiap aksi akan menimbulkan reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.

    E. Energi mekanik total fluida ideal adalah konstan.

13. Sebuah benda akan terapung di dalam fluida jika…

    A. Massa jenis benda lebih besar dari massa jenis fluida.

    B. Massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida.

    C. Massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis fluida.

    D. Volume benda lebih besar dari volume fluida.

    E. Berat benda lebih besar dari gaya apung.

14. Sebuah balok kayu bervolume 0,05 m³ dimasukkan ke dalam air (ρ = 1000 kg/m³). Jika 4/5 bagian balok tercelup, berapakah gaya apung yang dialami balok? (g = 10 m/s²)

    A. 100 N

    B. 200 N

    C. 300 N

    D. 400 N

    E. 500 N

15. Tekanan atmosfer disebabkan oleh…

    A. Berat lapisan udara di atas permukaan bumi.

    B. Gaya sentrifugal bumi.

    C. Radiasi matahari.

    D. Gaya tarik bulan.

    E. Pergerakan lempeng tektonik.

16. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara adalah…

    A. Termometer

    B. Barometer

    C. Hidrometer

    D. Manometer

    E. Piknometer

17. Jika sebuah benda dimasukkan ke dalam air dan melayang, hal ini menunjukkan bahwa…

    A. Massa jenis benda lebih besar dari massa jenis air.

    B. Massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis air.

    C. Massa jenis benda sama dengan massa jenis air.

    D. Berat benda lebih besar dari gaya apung.

    E. Berat benda lebih kecil dari gaya apung.

18. Manakah dari fenomena berikut yang tidak berkaitan dengan prinsip tekanan?

    A. Penyelam merasakan sakit di telinga saat menyelam dalam.

    B. Balon udara dapat terbang.

    C. Jarum suntik dapat menyuntikkan cairan.

    D. Pemanasan global menyebabkan es mencair.

    E. Kapal laut dapat mengapung.

19. Sebuah bejana berhubungan diisi dengan dua jenis cairan yang tidak bercampur. Cairan A memiliki massa jenis lebih kecil daripada cairan B. Pernyataan yang benar adalah…

    A. Permukaan cairan A akan lebih rendah dari cairan B.

    B. Permukaan cairan A akan lebih tinggi dari cairan B.

    C. Permukaan kedua cairan akan sama tinggi.

    D. Cairan A akan berada di bawah cairan B.

    E. Cairan B akan menguap lebih cepat.

20. Sebuah tabung berisi gas pada volume 2 L dengan tekanan 1 atm. Jika volume tabung diperkecil menjadi 1 L pada suhu konstan, berapakah tekanan gas sekarang?

    A. 0,5 atm

    B. 1 atm

    C. 2 atm

    D. 4 atm

    E. 5 atm

II. Soal Isian Singkat (5 Soal)

1. Sebuah peti memiliki berat 200 N dan luas alas 0,4 m². Tekanan yang diberikan peti pada lantai adalah ________ Pa.

2. Jika massa jenis minyak adalah 800 kg/m³, percepatan gravitasi 10 m/s², dan kedalaman 2 meter, maka tekanan hidrostatisnya adalah ________ Pa.

3. Pada sebuah pompa hidrolik, jika gaya 50 N bekerja pada penampang 0,02 m², maka tekanan yang dihasilkan adalah ________ Pa.

4. Sebuah benda bervolume 0,1 m³ tercelup seluruhnya dalam air (ρ = 1000 kg/m³, g = 10 m/s²). Gaya apung yang dialami benda tersebut adalah ________ N.

5. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup adalah ________.

III. Soal Uraian (5 Soal)

1. Jelaskan perbedaan antara tekanan zat padat dan tekanan hidrostatis! Sebutkan faktor-faktor yang memengaruhinya masing-masing!

2. Sebuah kapal selam berada pada kedalaman 100 meter di bawah permukaan laut. Jika massa jenis air laut 1030 kg/m³ dan g = 10 m/s², hitunglah tekanan hidrostatis yang dialami kapal selam tersebut! Berapa total tekanan jika tekanan atmosfer 10⁵ Pa?

3. Sebuah dongkrak hidrolik memiliki piston kecil dengan luas 5 cm² dan piston besar dengan luas 200 cm². Jika pada piston kecil diberikan gaya 20 N, berapakah gaya maksimum yang dapat diangkat oleh piston besar?

4. Jelaskan mengapa kapal laut yang terbuat dari baja dapat mengapung di air, sedangkan sebatang baja dengan massa yang sama akan tenggelam! Kaitkan dengan Hukum Archimedes.

5. Sebutkan dan jelaskan tiga aplikasi prinsip tekanan dalam kehidupan sehari-hari selain yang sudah disebutkan dalam soal pilihan ganda!

IV. Soal Menjodohkan (2 Soal)

1. Jodohkan istilah di kolom kiri dengan definisi atau rumus yang tepat di kolom kanan!

   1. Tekanan
   2. Tekanan Hidrostatis
   3. Hukum Pascal
   4. Hukum Archimedes
   1. ρgh
   2. P = F/A
   3. Tekanan pada fluida tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.
   4. Gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

2. Jodohkan alat ukur di kolom kiri dengan besaran yang diukurnya di kolom kanan!

   1. Barometer
   2. Manometer
   3. Higrometer
   4. Termometer
   1. Suhu
   2. Kelembapan udara
   3. Tekanan udara terbuka
   4. Tekanan gas dalam ruang tertutup

Kunci Jawaban dan Pembahasan

I. Pilihan Ganda

1. 1. B. Gaya per satuan luas. Tekanan (P) adalah besarnya gaya (F) yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan per satuan luas (A) permukaan tersebut, dirumuskan P = F/A.

2. 2. C. Pascal (Pa). Satuan Pascal (Pa) sama dengan Newton per meter persegi (N/m²).

3. 3. E. 500 Pa. Massa balok (m) = 10 kg, maka gaya berat (F) = m × g = 10 kg × 10 m/s² = 100 N. Luas alas (A) = 0,2 m². Tekanan (P) = F/A = 100 N / 0,2 m² = 500 Pa.

4. 4. B. Gaya tekan dan luas permukaan sentuh. Tekanan zat padat (P = F/A) dipengaruhi oleh gaya tekan (F) dan luas permukaan sentuh (A).

5. 5. B. Pisau tajam memiliki luas permukaan sentuh yang lebih kecil sehingga tekanan lebih besar. Dengan gaya yang sama, pisau tajam memiliki luas penampang yang sangat kecil, sehingga menghasilkan tekanan yang sangat besar untuk memotong.

6. 6. C. Berat fluida yang tidak bergerak. Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang dialami oleh suatu objek di dalam fluida diam akibat berat fluida di atasnya.

7. 7. B. P = ρgh. Rumus tekanan hidrostatis adalah massa jenis fluida (ρ) dikalikan percepatan gravitasi (g) dikalikan kedalaman (h).

8. 8. C. 50.000 Pa. P = ρgh = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 5 m = 50.000 Pa.

9. 9. C. Tekanan hidrostatis akan lebih besar pada kedalaman yang sama jika massa jenis fluida lebih besar. Tekanan hidrostatis berbanding lurus dengan massa jenis fluida, percepatan gravitasi, dan kedalaman.

10. 10. C. Hukum Pascal. Hukum Pascal menjelaskan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar.

11. 11. C. 100 N. Berdasarkan Hukum Pascal, P₁ = P₂ atau F₁/A₁ = F₂/A₂. Jadi, 10 N / 0,01 m² = F₂ / 0,1 m². 1000 Pa = F₂ / 0,1 m². F₂ = 1000 Pa × 0,1 m² = 100 N.

12. 12. B. Gaya apung yang dialami benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan benda tersebut. Ini adalah bunyi Hukum Archimedes.

13. 13. C. Massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis fluida. Jika massa jenis benda lebih kecil, maka gaya apung lebih besar dari berat benda, sehingga benda akan terapung.

14. 14. D. 400 N. Volume air yang dipindahkan (Vc) = 4/5 × 0,05 m³ = 0,04 m³. Gaya apung (Fa) = ρair × g × Vc = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 0,04 m³ = 400 N.

15. 15. A. Berat lapisan udara di atas permukaan bumi. Tekanan atmosfer adalah tekanan yang diberikan oleh kolom udara di atas suatu titik.

16. 16. B. Barometer. Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara atmosfer.

17. 17. C. Massa jenis benda sama dengan massa jenis air. Ketika massa jenis benda sama dengan massa jenis fluida, gaya apung sama dengan berat benda, sehingga benda melayang.

18. 18. D. Pemanasan global menyebabkan es mencair. Pemanasan global dan pencairan es adalah fenomena termodinamika dan perubahan iklim, bukan aplikasi langsung dari prinsip tekanan.

19. 19. B. Permukaan cairan A akan lebih tinggi dari cairan B. Karena tekanan pada kedalaman yang sama dalam fluida yang berhubungan harus sama, dan cairan A memiliki massa jenis lebih kecil, maka untuk mencapai tekanan yang sama, tinggi kolom cairan A harus lebih besar.

20. 20. C. 2 atm. Berdasarkan Hukum Boyle (P₁V₁ = P₂V₂), 1 atm × 2 L = P₂ × 1 L. P₂ = 2 atm.

II. Isian Singkat

1. 1. 500 Pa. P = F/A = 200 N / 0,4 m² = 500 Pa.

2. 2. 16.000 Pa. P = ρgh = 800 kg/m³ × 10 m/s² × 2 m = 16.000 Pa.

3. 3. 2.500 Pa. P = F/A = 50 N / 0,02 m² = 2.500 Pa.

4. 4. 1.000 N. Fa = ρair × g × Vc = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 0,1 m³ = 1.000 N.

5. 5. Manometer.

III. Uraian

1. 1. Perbedaan Tekanan Zat Padat dan Tekanan Hidrostatis:

   • Tekanan Zat Padat: Tekanan yang diberikan oleh benda padat pada permukaan tempat ia bertumpu. Faktor yang memengaruhinya adalah gaya tekan (berat benda) dan luas permukaan sentuh. Semakin besar gaya dan semakin kecil luas permukaan, tekanan semakin besar.
   • Tekanan Hidrostatis: Tekanan yang dialami oleh suatu titik di dalam zat cair yang diam akibat berat kolom zat cair di atasnya. Faktor yang memengaruhinya adalah massa jenis zat cair (ρ), percepatan gravitasi (g), dan kedalaman (h). Semakin dalam dan semakin besar massa jenis zat cair, tekanan semakin besar.

2. 2. Perhitungan Tekanan Kapal Selam:

   • Diketahui: h = 100 m, ρair laut = 1030 kg/m³, g = 10 m/s², P₀ (atmosfer) = 10⁵ Pa.
   • Tekanan Hidrostatis (Ph) = ρgh = 1030 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1.030.000 Pa.
   • Total Tekanan (Ptotal) = P₀ + Ph = 10⁵ Pa + 1.030.000 Pa = 100.000 Pa + 1.030.000 Pa = 1.130.000 Pa.

3. 3. Perhitungan Gaya Maksimum Dongkrak Hidrolik:

   • Diketahui: A₁ = 5 cm², A₂ = 200 cm², F₁ = 20 N.
   • Berdasarkan Hukum Pascal: F₁/A₁ = F₂/A₂
   • 20 N / 5 cm² = F₂ / 200 cm²
   • 4 N/cm² = F₂ / 200 cm²
   • F₂ = 4 N/cm² × 200 cm² = 800 N.
   • Jadi, gaya maksimum yang dapat diangkat adalah 800 N.

4. 4. Mengapa Kapal Baja Mengapung:

   • Hukum Archimedes menyatakan bahwa gaya apung yang dialami benda sama dengan berat fluida yang dipindahkan benda tersebut.
   • Sebatang baja padat akan tenggelam karena massa jenis baja lebih besar dari massa jenis air. Ketika sebatang baja padat dicelupkan, volume air yang dipindahkan kecil, sehingga gaya apung yang dihasilkan tidak cukup besar untuk menopang berat baja.
   • Kapal laut yang terbuat dari baja didesain berongga. Meskipun terbuat dari baja, bentuk kapal yang berongga membuat volume total kapal (dan volume air yang dipindahkan saat kapal tercelup) menjadi sangat besar. Dengan volume yang besar ini, massa jenis rata-rata kapal (total massa kapal dibagi total volume kapal) menjadi lebih kecil daripada massa jenis air. Akibatnya, gaya apung yang dihasilkan oleh volume air yang dipindahkan menjadi lebih besar daripada berat total kapal, sehingga kapal dapat mengapung.

5. 5. Aplikasi Prinsip Tekanan dalam Kehidupan Sehari-hari:

   • Ban Kendaraan: Ban diisi udara bertekanan tinggi untuk menopang berat kendaraan. Tekanan udara dalam ban menyebarkan gaya berat kendaraan ke area kontak yang lebih luas dengan jalan, mengurangi tekanan pada satu titik dan memungkinkan kendaraan bergerak mulus.
   • Sedotan Minuman: Saat kita menyedot minuman, kita mengurangi tekanan udara di dalam sedotan. Tekanan atmosfer di luar sedotan kemudian mendorong minuman naik ke dalam sedotan menuju area bertekanan rendah.
   • Pompa Air Manual: Pompa air manual bekerja dengan prinsip menciptakan perbedaan tekanan. Saat piston ditarik ke atas, tekanan di dalam silinder pompa berkurang, menyebabkan air dari sumber terdorong naik oleh tekanan atmosfer. Saat piston ditekan, air didorong keluar melalui saluran.

IV. Menjodohkan

1. 1. a. Tekanan – ii. P = F/A

   b. Tekanan Hidrostatis – i. ρgh

   c. Hukum Pascal – iii. Tekanan pada fluida tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

   d. Hukum Archimedes – iv. Gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan.

2. 2. a. Barometer – iii. Tekanan udara terbuka

   b. Manometer – iv. Tekanan gas dalam ruang tertutup

   c. Higrometer – ii. Kelembapan udara

   d. Termometer – i. Suhu