Soal Tentang Kerapatan dan Elastisitas dan Pembahasanya
Soal ini mencakup materi tentang Rapat Massa, Berat Jenis, Elastisitas, Tegangan Permukaan, Regangan, Hukum Hooke, Batas Elastisitas, Modulus Young dan Modulus Benda.
1. Bensin 51 g bervolume 75 cm3berapakah rapat massa dan berat jenis bensin ?
Jawab :
Rapat massa = massa/volume = 0,051 kg / 75 x 10-6 m3 = 680 kg/m3
Berat Jenis = rapat massa bensin / rapat massa air = 680 kg/m3 / 1000 kg/m3 = 0,68
2. Berapakah volume 300 g raksa ? Rapat massa raksa diketahui 13600 kg/m 3
Jawab :
Dari rumus V = m / ῤ = 0,30 kg / 13600 = 2,21 x 10-5 m 3 = 22,1 cm3
3. Berat jenis besi cor adalah 7,20 berapakah rapat massa dan massa besi cor tersebut jika besarnya 60 cm3.
Jawab :
Gunakan hubungan sp gr = rapat massa zat / rapat masa air dan ῤ = m/v
Dari persamaan pertama,
Rapat massa besi = ( BJ besi )(Rapat massa air ) = ( 7,20 ).( 1000 kg/m 3 ) = 7200 kg/m3
Sehingga massa 60 cm3 besi cor = pV = ( 7200 kg/m3 ).( 60 x 10-6 m3 ) = 0,432 kg
4. Sebuah piknometer kosong beratnya 25,0 g berisi air beratnya 75,0 g dan berisi gliserin beratnya 88,0 g. Tentukan berat jenis gliserin !
Jawab :
Dari data, massa gliserin dalam tabung adalah 63,0 g, sedangkan volume air yang sama mempunyai massa 50,0 g. Maka :
Berat jenis = Massa gliserin / massa air = 63 g / 50 g = 1,2
5. Tabung yang dikalibrasi mempunyai massa 30,0 bila kosong 81,0 g bila diisi air, dan 68,0 g bila diisi dengan minyak. Berapakah massa jenis minyak ? ( massa jenis = density )
Jawab :
Mula-mula kita cari volume tabung dari ῤ = m/v, dengan menggunakan data air
V = m/ῤ = ( 81,0 – 30 ) x 10-5 / 1000 kg/m = 51,0 x 10 -6
Maka untuk minyak
ῤminyak = m minyak / v = ( 68,0 – 30 ) x 10-3 kg / 51,0 x 10 -6 = 745 kg/m3
6. Berapakah massa kubus alumunium pejal berisi 2,00 cm ? rapat massa alumunium adalah 2700 kg/m3
Jawab :
Massa kubus itu = pV = ( 2700 kg/m3 ).( 0,02 m )3 = 0,0216 kg = 21,6 g
7. Berapakah massa satu liter ( 1000 cm3 ) minyak kacang yang rapat massanya 926 kg/m3 . Berapakah beratnya ?
Jawab :
m = pV = ( 926 kg/m ).( 1000 x 10-6 m3 ) = 0,926 kg
beratnya = mg = ( 0,926 kg ).( 9,8 m/s2 ) = 9,1 N
8. Pada percobaan elektrolisis didapatkan pengendapan lapisan logam setipis 7,5 x 10-5 cm. Berapakah luas permukaan yang dapat dilapisi dengan cara ini dengan persediaan logam sebanyak 0,50 kg. Sedangkan rapat massanya 7300 kg/m3 ?
Jawab :
Volume dari timah 0,50 kg dinyatakan oleh ῤ = m/v adalah
V = m/p = 0,50 kg / 7300 kg/m3 = 6,85 x 10-5 m 3
Volume dari selaput dengan luas A dan tebal t adalah V = At. Dengan mencari A kita peroleh
A = V/t = 6,85 x 10-5 / 7,5 x 10-7 = 91,3 m 2
Sebagai luas yang dapat dicakup
9. Kertas emas dengan luas 3,12 cm2 beratnya ternyata 6,5 mg. Berapakah tebal kertas itu ? ῤ emas adalah 19300 kg/m3
Jawab :
1 mg emas adalah 10-6 kg, maka massa kertas emas itu 6,5 x 10 -6 kg. volumenya = luas x tebal = ( 3,12 x 10-4 ) (t) = 6,5 x 10-6 kg / 19300 kg/m3 dan t = 1,08 x 10 -6 m
10. Susu sebanyak 1 liter massanya ternyata 1,032 kg. Lemak di dalam susu murni diketahui rapat massanya adalah 865 kg/m3. Diketahui pula kadar lemak adalah 4 % dari seluruh volume susu. Berapakah rapat massa susu yang tidak mengandung lemak ?
Volume lemak dalam susu 1000 cm3 = 4% x 1000 cm3 = 40 cm3
Massa 40 cm3 lemak= Vῤ = ( 40 x 10-6 m3 ). ( 865 kg/m3 ) = 0,0346 kg
Rapat massa susu tanpa lemak = massa /volume = ( 1,032 – 0,0346 ) kg / ( 100 – 40 ) x 10-6 = 1039 kg/m3
11. Sebuah beban 8 kg digantungkan pada ujung kawat logam sepanjang 75 cm dengan diameter 0,130 cm. Karena itu kawat memanjang 0,035 cm. Tentukan tegangan, regangan dan modulus young dari kawat.
Jawab :
Tegangan = F/A = ( 8,0kg ).( 9,8 m/s ) / π( 6,5 x 10-4 m ) 2 = 5,91 x 107 Pa
Regangan = ∆L / L = 0,035 cm / 75 cm = 4,67 x 10-4
Y = tegangan / regangan = 5,91 x 107 Pa / 4,67 x 10-4 = 1,27 x 1011 = 127 GPa
12. Sebuah batang silindris pejal terbuat dari baja panjangnya 4,0 m dengan diameter 9,0 cm. Batang itu dipasang vertical dan di ujung atasnya diletakkan beban 80000 kg. Kalau Y baja adalah 1,9 x 1011 Pa, tentukan pemendekan batang itu.
Luas penampang batang = πr2 = π( 0,045 m )2 = 6,36 x 10-3 m
Dari Y = ( F/A ) ( ∆L/L ) maka
∆L = Fl / AY = ( 8 x 104 ).( 9,8 ).( 4,0 m ) / ( 6,36 x 10 -3 ).( 1,9 x 1011 Pa )= 2,6 x 10-3 m = 2,6 mm
13. Tekanan udara atmosfer adalah sekitar 1,01 x 105 Pa. Dengan gaya berapakah atmosfer menekan pada luas 2 cm2 di atas kepala kita ?
Jawab :
Karena ῤ = F/A, dengan F tegak lurus A, maka F = pA. dengan memisalkan bahwa luas 2 cm2 di atas kepala itu benar-benar permukaan yang datar, dan dengan beranggapan gaya tekan atmosfer tegak lurus permukaan , diperoleh :
F = pA = ( 1,01 x 105 N/m2 ).( 2 x 10-4 m 2 ) = 20 N
14. Seseorang yang beratnya 60 kg berdiri di atas sebuah peti kubus ( rusuk 5 cm ) yang kuat namun ringan. Hitung tekanan peti pada lantai !
Jawab :
p = F/A = ( 60 ).( 9,8 ) N / ( 5 x 10-2 ) = 2,4 x 105 N/m2
15. Modulus benda raksa diketahui 2,1 GPa, Berapakah penyusutan volume dialami raksa 100 ml bila ditekan dengan tekanan 1,5 MPa.
Jawab :
Dari B = -∆p / ( ∆V/V ) maka
∆V = - V∆p / B = - ( 100 mL ).( 1,5 x 106 Pa ) / 2,1 x 10 9 Pa = -0,071 ml
16. Sepotong kue talam yang luas permukaan atasnya 15 cm2, tebalnya 3 cm. Dibawah pengaruh gaya geser 0,50 N pada permukaan atas, permukaan ini menggeser sebanyak 4 mm relative terhadap permukaan dasarnya. Tentukan tegangan geser yang diderita kue talam itu, tentukan pula teganga geser yang dialaminya . berapakah modulus geser untuk ue talam itu ?
Tegangan geser = Gaya tangensial / luas permukaan = 0,50 N / 15 x 10 -4 m2 = 333 Pa
Regangan geser = Perpindahan / tinggi = 0,4 cm / 3 cm = 0,133
Modulus geser S = tegangan/regangan = 333 Pa/0,133 = 2,5 KPa
Belum ada tanggapan untuk "Soal Tentang Kerapatan dan Elastisitas dan Pembahasanya"
Post a Comment