Latihan Fisika Kelas XI Hukum-Hukum Fluida Statik
# 9
Pilgan

Alat ukur tekanan seperti pada gambar memiliki penghisap dengan luas penampang sebesar 0,60 cm2 dan pegas. Alat ukur tekanan tersebut kemudian dihubungkan ke wadah gas yang memiliki tekanan gauge 24 kPa di ujung kanannya dan menyebabkan pegas pada alat ukur tertekan sejauh 5 cm. Jika diketahui tekanan atmosfer sebesar 101 kPa dan alat ukur tersebut berada di ruang terbuka, maka konstanta pegas dari alat ukur adalah sebesar ... N/m.

A

375

B

300

C

150

D

15,0

E

0,15

Pembahasan:

Diketahui:

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

Tekanan gauge PgaugeP_{\text{gauge}} = 24 kPa = 24.000 Pa

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

Perpindahan pegas Δx\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 PP, sehingga dapat dirumuskan yaitu:

Pgauge=PPatmP_{\text{gauge}}=P-P_{\text{atm}}

atau

P=Pgauge+PatmP=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

Fpegas=kΔxF_{\text{pegas}}=k\Delta x

Sesuai dengan konsep tekanan yaitu gaya per satuan luas bidang

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

maka, gaya yang dihasilkan gas adalah

F=PAF=PA

dengan PP merupakan tekanan mutlak yang diperoleh dari alat ukur. Sehingga

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

PA=kΔxPA=k\Delta x

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

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

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

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

k=7,50,05k=\frac{7,5}{0,05}

k=150k=150 N/m

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