Bank Soal Fisika SMA Hukum-Hukum Fluida Statik

Diketahui:

Luas penampang penghisap A = 0,60 cm² = 0,00006 m²

Tekanan gauge $P_{\text{gauge}}$ = 24 kPa = 24.000 Pa

Tekanan atmosfer $P_{\text{atm}}$ = 101 kPa = 101.000 Pa

Perpindahan pegas $\Delta x$ = 5 cm = 0,05 m

Ditanya:

Konstanta pegas k = ?

Dijawab:

Tekanan Gauge adalah selisih antara tekanan yang belum diketahui dengan tekanan atmosfer. Tekanan yang belum diketahui ini merupakan tekanan yang diukur oleh alat ukur tekanan dan dapat dikatakan bahwa tekanan tersebut merupakan tekanan mutlak $P$, sehingga dapat dirumuskan yaitu:

$P_{\text{gauge}}=P-P_{\text{atm}}$

atau

$P=P_{\text{gauge}}+P_{\text{atm}}$

Berdasarkan sistem alat ukur, gaya yang dihasilkan dari tekanan mutlak dari gas menyebabkan pegas pada sistem bergerak dan menerima gaya berupa gaya pegas. Gaya pegas adalah gaya pada pegas yang mengalami perubahan panjang dan dinyatakan dengan

$F_{\text{pegas}}=k\Delta x$

Sesuai dengan konsep tekanan yaitu gaya per satuan luas bidang

$P=\frac{F}{A}$

maka, gaya yang dihasilkan gas adalah

$F=PA$

dengan $P$ merupakan tekanan mutlak yang diperoleh dari alat ukur. Sehingga

$F=F_{\text{pegas}}$

$PA=k\Delta x$

$\left(P_{\text{gauge}}+P_{\text{atm}}\right)A=k\Delta x$

$k=\frac{\left(P_{\text{gauge}}+P_{\text{atm}}\right)A}{\Delta x}$

$k=\frac{\left(24.000+101.000\right)\left(0,00006\right)}{\left(0,05\right)}$

$k=\frac{\left(125.000\right)\left(0,00006\right)}{\left(0,05\right)}$

$k=\frac{7,5}{0,05}$

$k=150$ N/m

Jadi, konstanta pegas dari alat ukur adalah sebesar 150 N/m.