Bagian 13: Contoh Soal TKA Fisika 2025: Fluida Statis dan Dinamis (Konsep Hukum Archimedes)

 

Hierarki Indikator

Elemen: Fluida Subelemen: Fluida Statis dan Dinamis Kompetensi: Menerapkan konsep yang berkaitan dengan fluida statis dan dinamis pada teknologi yang dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari Indikator: Menyelesaikan permasalahan kontekstual dan relevan menggunakan konsep hukum Archimedes. (13)

ID: 25FISFLUFLDF07SA-000000-0177 Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Sebuah kapal selam sedang berada di dasar laut seperti gambar.

Dasar Laut (Tenggelam)

Melayang

Permukaan (Tepat Terapung)

Terapung Penuh

Dasar Laut

Permukaan Laut

Simulasi Dinamis Kapal Selam

Status: Tenggelam (ρ_avg = 1250.00 kg/m³ > 1000 kg/m³)

Massa Kapal (kg)

Massa Jenis Kapal (kg/m³)

Massa Jenis Air (kg/m³)

Perubahan Volume Tangki (ΔV) - m³

Atur ΔV dengan Slider

Kapal selam memiliki komponen tangki ballast. Tangki ballast berisi air yang volumenya dapat ditambah atau dikurangi. Hal ini membuat volume kapal selam berubah. Saat di dasar laut, kapal selam bermassa 200.000 kg memiliki massa jenis 1.250 kg.m^-3.

Agar kapal selam dapat terapung mendekati permukaan laut (asumsikan massa jenis air laut 1.000 kg.m^-3), perubahan volume yang dilakukan pada tangki ballast kapal selam adalah ....

🔍 Pembahasan Lengkap & Animasi

Diketahui:

• Massa kapal (m) = 200.000 kg
• Massa jenis kapal (ρ_kapal) = 1.250 kg/m³
• Massa jenis air laut (ρ_air) = 1.000 kg/m³

Langkah 1: Menghitung Volume Kapal (V_kapal)

V_kapal = m / ρ_kapal
V_kapal = 200.000 / 1.250 = 160 m³

Ini adalah volume dasar dari kapal selam.

Langkah 2: Menentukan Volume Tambahan (V_b) Agar Terapung

Saat terapung mendekati permukaan, gaya apung (Archimedes) harus menyamai atau melebihi berat total kapal. Karena massa jenis kapal (1250) lebih besar dari air (1000), kapal tidak akan pernah bisa terapung hanya dengan mengandalkan volume internalnya sendiri.

Oleh karena itu, tangki ballast harus diisi udara (air dibuang) untuk menambah volume total kapal yang tercelup (sehingga gaya apung bertambah).

ρ_air × (V_kapal + V_b) = m_kapal
1.000 × (160 + V_b) = 200.000
160.000 + 1.000V_b = 200.000
1.000V_b = 40.000
V_b = 40 m³

Kesimpulan & Penjelasan Animasi: Volume tangki ballast harus ditambah sebesar 40 m³ (diisi udara). Pada animasi di atas, ketika jawaban benar diklik, Anda dapat melihat kapal selam naik ke permukaan dan tangki ballast yang awalnya berisi air (biru) berubah menjadi udara (krem), menggambarkan penambahan volume tersebut.

Jawaban Benar: A. 40 m³

© 2024 Sistem Pembelajaran Fisika Interaktif