DE R T H I N K I N G SK SK I L L (HOTS) KISI-KISI SOAL H I G H E R O R DE MATERI FLUIDA STATIS
Materi Pelajaran Kelas/Semester Kompetensi Dasar
No
Materi
1.
Fluida Statik 2.
3.
: FISIKA : XI/II : 3.7 Menerapkan hukum-hukum pada fluida statik dalam kehidupan sehari-hari (C3)
Indikator Materi
Stimulus
Menjelaskan pengertian fluida statik (C1)
Fluida
Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis (C1)
Massa jenis dan ketinggian benda yang berbeda
Memformulasikan persamaan Tekanan Hidostatistika (C3)
Penampung air yang terbuka
Indikator Soal
Disajikan pernyataan tentang fluida, diharapka siswa dapat mengkategorikan pernyataan yang sesuai dengan fluida statik Disajikan deskripsi tentang tekanan hidrostatis, siswa diharapkan dapat mengkategorikan yang sesuai dengan tekanan hidrostatis Disajikan deskripsi tentang penampung air yang memiliki ketinggian tertentu
Level Kognitif
Bentuk Soal
No Soal
C2
Pilihan Ganda
1
C2
C4
Pilihan Ganda
Pilihan Ganda
2
3
2 Kapal identik saat menyelam
4.
Mensimulasikan penerapan tekanan Hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari (C3)
Kegiatan menyelam
5.
Menjelaskan hukum utama hidrostatis (C1)
Gambar pipa hubung
tanpa penutup, diharapkan siswa dapat menganalisis persamaan tekanan Hidrostatis yang tepat untuk digunakan Disajikan deskripsi tentang dua kapal identik dengan salah satu memiliki muatan, siswa diharapkan dapat menganalis hubungan massa jenis dengan tekanan hidrostatis Disajikan deskripsi tentang orang menyelam, siswa dapat menganalisis formulasi persamaan tekanan hidrostatistika untuk menentukan jenis tekanan yang dialami orang tersebut Disajikan gambar pipa penghubung, diharapkan siswa dapat menjelaskan konsep hukum utama hidrostatistika
C4
Uraian
4
C4
Pilihan Ganda
5
C2
Uraian
6
6.
Memformulasikan persamaan Hukum Utama Hidrostatistika (C3)
7.
Memjelaskan penerapan hukum utama hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari (C2)
8.
Menjelaskan hukum Pascal (C1)
Pipa U
Fenomena Pascal
Disajikan pipa u uang C4 berisi 2 fluida yang memiliki ketinggian yang berbeda yaitu air dan zat cair lainnya. Pada sisi air tabung/pipa bagian atas tertutup dan yang lainnya tidak, diharapkan siswa dapat menganalis persamaan hukum utama hidrostatistika untuk menemukan massa jenis zat cair tersebut. Disajikan sebuah C3 gambar pipa u yang berisi dua cairan yang berbeda, siswa diharapkan dapat menghitung perbedaan ketinggian permukaan zat cair Disajikan beberapa C2 pernyataan, diharapkan siswa dapat mengkategorikan pernyataan yang termasuk hukum pascal
uraian
7
8
Pilihan Ganda
9
9.
Memformulasikan persamaan Hukum Pascal (C3)
Cairan dalam bejana
10
Menjelaskan penerapan hukum hukum pascal dalam kehidupan sehari-hari (C2)
Dongkrak Hidrolik
11.
Menjelaskan hukum Archimedes (C1) Memformulasikan persamaan Hukum Archimedes (C3)
12.
13.
Menjelaskan penerapan hukum archimedes dalam kehidupan sehari-hari (C1)
Disajikan gambar cairan dalam bejana, diharapkan siswa dapat menganalisis formulasi hukum pascal yang digunakan Disajikan macammacam alat penerapan hukum pascal, diharapkan siswa dapat mengurutkan pernyataan yang benar berkaitan dengan hukum pascal
C4
Uraian
10
C3
Pilihan Ganda
11
12 Balon udara
Kapal selam
Disajikan deskripsi balon udara, diharapkan siswa dapat menganalisis untuk mengetahui volume yang diperlukan untuk mengangkat beban pada balon. Disajikan deskripsi tentang kapal selam, siswa dapat mengkategorikan melayang, terapung dan tenggelam
C4
Uraian
13
C2
Pilihan Ganda
14
14
15.
16.
17 18
Menjelaskan meniskus, tegangan permukaan dan gejala kapilaritas (C1)
Klip kertas
Disajikan sebuah fenomena, siswa dapat menjelaskan tegangan permukaa Memformulasikan Suatu kawat Disajikan deskripsi meniskus, tegangan berbentuk U yang Suatu kawat berbentuk permukaan (C3) dimasukkan ke U yang dimasukkan ke dalam larutan dalam larutan sabun, sabun diharapkan siswa dapat menganalisis keadaan tersebut untuk mengukur besar tegangan permukaan selaput sabun tersebut. Mensimulasikan penerapan Fenomena Disajikan fenomena meniskus, tegangan tegangan tegangan permukaan permukaan dan gejala permukaan siswa diharapkan dapat kapilaritas dalam kehidupan (nyamuk atau menganalisis denga sehari-hari (C3) serangga ) benar Menjelaskan Viskositas dan hukum Stokes (C1) Memformulasikan Kohesi dan adhesi Kohesi dan adhesi yang Viskositas dan Hukum yang dialami dialami lapisan fluida di Stokes (C3) lapisan fluida di antara dua pelat, antara dua pelat diharapkan siswa dapat menganalisis persamaan viskositas untuk menemukan hubungan antara
C2
Pilihan Ganda
15
C4
Uraian
16
C4
Pilihan Ganda
17
18 C4
Pilihan Ganda
19
besaran-besaran pada persamaan viskositas. 19
Fluida Statik
Menyebutkan penerapan viskositas dan hukum Stokes dalam kehidupan sehari-hari (C1)
Soal Pilihan Ganda dan uraian HOTS 1. Perhatikan pernyataan dibawah! i. Aliran tunak ii. Air yang berada di dalam wadah (diam) iii. Pipa venturi iv. Kapal selam Dari pernyataan di atas, manakah yang berhubungan dengan fluida statis? a. i dan iv b. ii dan iv c. ii dan iii d. iii dan iv e. ii saja 2. Perhatikan peryataan perikut! i. Tekanan berbanding terbalik dnegan volume ii. Massa jenis air 1000 g/cm3 iii. Tanki bocor pada bagian bawah akan memnacarkan air dengan cepat iv. Ikan berada di dalam akuarium Berdasarkan peryataan diatas, maanakah yang berhubungan dengan tekanan hidrostatis adalah...... a. i dan iv
20
b. ii dan iv c. ii dan iii d. iii dan iv e. ii saja 3. Sebuah penampung air setinggi 10 meter penuh terisi air. Jika permukaan penampung air tersebut tanpa penutup, berapakah tekanan air pada dasar wadah? Anggap saja g = 10 m/s2. a. 1,1 x 105 Pa d. 1,2 x 105 Pa b. 2,0 x 105 Pa e. 3,0 x 105 Pa 5 c. 0,1 x 10 Pa Jawaban: Dik : h = 10 m = 1,00 x 103 kg/m3 g = 10 m/s2 Dit : P = ...........? Dij : P= gh P = (1 x 10 5 kg/ms2)(1,00 x 103 kg/m3)( 10 m/s2)( 10 m) P = 1 x 105 kg/ms2 + 0,1 x 105 kg/ms2 P = 1,1 x 105 kg/ms2
+
4. Dua buah kapal identik bersiap untuk berlayar. Satu diisi dengan muatan berisi stryfoam, dan yang lainnya kosong. Kapal manakah yang akan masuk lebih dalam saat berada di dalam air?( = 120 kg/m3)
Jawaban : membedakan kedalaman kapal yang kosong, dimana massa jenis stryfoam dan kapal yang kosong dimana masa jenis stryfoam lebih besar daripada massa jenis udara (kosong). Berdasarkan persamaan tekanan hidrostatis Ph = , tekanan sebanding dengan massa jenis sehingga kapal yang lebih masuk kedalam air adalah kapal yang mengangkut stryfoam.
ℎ
5. Andi menyelam di laut untuk mengambil gambar terumbu karang hingga mencapai kedalaman 100 meter dibawah permukaan laut menggunakan tanki oksigen.Diketahui ternyata andi mengalami tekanan sebesar 11,3 x 105 Pa. Tekanan yang dialami andi termasuk tekanan................. a. Tekanan terukur d. Tekanan Hidrostatis b. Tekanan Gauge e. Tekanan Atmosfir c. Tekanan Absolut Jawaban: Air laut dapat dianggap seperti wadah terbuka, sehingga tekanan atmosfirnya dimasukkan dalam perhitungan Tekanan Absolut = tekanan atmosfir + tekanan terukur Dik: h = 100 m 1,03 x 103 kg/m3 1 x 105 kg/ms2 = 10 m/s2 = + gh = + gh P = 1 x 105 kg/ms2 + (1,03 x 103 kg/m3)( 10 m/s2)( 100 m) P = 1 x 105 kg/ms2 + 1030000 kg/ ms2 P = 1 x 105 kg/ms2 + 10,3 x 105 kg/ms2 P = 11,3 x 105 kg/ms2 P = 11,3 x 105 Pa
= =
6. Perhatikan gambar dibawah ini!
Dari gambar tersebut terdapat empat bejana yang mempunyai bentuk yang berbeda-beda dengan diberi tanda pada titik A, B, C dan D. Coba jelaskan dengan pengetahuan yang anda miliki, apakah ada dari salah satu titik yang ada pada bejana tersebut mempunyai tekanan hidrostatis yang paling besar? Jawaban: Tekanan hidrostatis tidak dipengaruhi oleh volume dan bentuk bejana baik sempit atau besar nya bentuk bejana, akan tetapi besar kecillnya tekanan hidrostatis hanya bergantung pada kedalaman atau ketinggian, gravitasi dan massa jenis zat cair. Sehingga jawabannya pada semua titik memiliki tekanan hidrostatis yang sama.
7. Perhatikan gambar dibawah ini!
Diketahui ketinggian kolom air (kanan) adalah 50 cm, sedangkan ketinggian kolom zat cair (kiri adalah 30 cm. Berapakah massa jenis zat lainnya jika pada ujung pipa u bagian zat cair lainnya bagian ujungnya ditutup? Jawaban: Dik: g = 10 m/s2 h1 = 50 cm = 0,5 m h2 = 30 cm = 0,3 m 3 = 1000 kg/m Dit : Jawab:
+ℎ = +ℎ
1 x 105 kg/ms2 + (1000 kg/m3)( 10 m/s2)( 0,5 m) = 1 x 105 kg/ms2 + 5000 kg/ms2 = 3m2/s2 1 x 105 kg/ms2 + 0,05 x 105 kg/ms2 = 3m2/s2 1,05 x x 105 kg/ms2 = 3m2/s2
= , ×⁄ ⁄ = 35000 /m3
8. Perhatikanlah gambar bejana di bawah ini.
()( 10 m/s )( 0,3 m) 2
Jika diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm3, massa jenis raksa 13,6 g/cm3, dan massa jenis air 1 g/c m3, tentukanlah perbedaan tinggi permukaan antara minyak dan air. a. 3,00 cm b. 3,75 cm c. 1,63 cm d. 7,50 cm e. 4,22 cm
9. Perhatikan penyataan berikut ini:
∝ ii. F∝ iii. m∝ iv. m∝ ℎ i.
F
Dari pernyataan diatas, manakah yang termasuk persamaan hukum pascal? a. i dan iii b. ii dan iv c. ii dan iii d. i dan iv e. iv saja
10. Cairan yang ada dalam bejana = oli
Dari gambar tersebut diketahu luas penampang kecil adalah 100 cm2 dan luas penampang besar 250 cm2. Jika massa beban 200 kg dan massa jenis oli 780 kg/m3 serta ketinggian kolom oli 2 meter.anggap g = 10 m/s2. Berapakah gaya minimum (F) agar beban berada dalam keadaan seimbang (beban tidak bergerak)?
Jawaban: Dik : A1 = 100 cm2 = 0,001 m2 A2 = 250 cm2 = 0,025 m2 m = 200 kg 780 kg/m3 2 m = 10 m/s2
= ℎ =
Dit : F minimum? Jawab : Tekanan pada penampang besar = tekanan pada penampang kecil
= + ℎ( ) ( )⁄ = , , +780 ⁄ 10 ⁄ (2 ) 2000 ⁄ +15600 ⁄ = 0,025 0,001 +15.600 ⁄ 80.000 ⁄ = 0,001 64.400 ⁄ = , F2 = (64.400 kg/ms2)(0,01m2) F2 = 644 kgm/s2 = F2 = 644 N
11. Perhatikan pernyataan berikut! i. Gaya pada dongkrak hidrolik pada piston kecil sebanding dengan Gaya pada dongkrak hidrolik pada piston besar ii. Luas permukaan pada kedua piston berbeda iii. Luas permukaan kedua piston sama sehingga gaya dongkrak pada kedua piston sama iv. Perubahan ketinggian pada piston besar lebih tinggi daripada pinston kecil setelah diberikan tekanan dari piston kecil Berdasarkan pernyataan diatas, manakah pernyataan yang benar? a. i dan ii b. i dan iii c. ii dan iv d. iii dan iv e. iv saja
12. Disebuah taman rekreasi yang menyediakan wahana balon udara akan menerbangkan beberapa orang. Beban total yang dapat diangkat balon adalah 500 kg. Jika balon akan diis i oleh gas helium yang memiliki massa jenis 0, 1786 kg/m3, berapakan volume helium yang perlukan untuk dapat menerbangkan balon udara tersebut? ( massa jenis u dara = 1,293 kg/m3. Jawaban:
= 0,1786 ⁄ ⁄ Massa jenis udara = = 1,2 93
Dik : massa jenis helium =
Gaya apung = Berat beban + berat helium Gaya apung = (massa beban)(g) + (massa h elium)(g) Gaya apung = (massa beban + massa helium)g.......................(1) Gaya apung = Berat udara yang dipindahkan Gaya apung = (massa udara yag dipindahkan)(g)........................(2) Gabungkan pers 1 dan 2 (massa beban + massa helium)g = (massa udara yang dipindahkan)(g) massa beban + massa helium = massa udara yang dipindahkan 500 kg + ( = ( Volume udara yag dipindahka ( V udara) = Volume helium yang mengisi balon (V helium) 500 kg = (
ℎ)( ℎ) )( )
ℎ)() = 500 ℎ 500 = 1,293 ⁄ 0,1786 ⁄ = 500 1,1144 ⁄
= 448,7 m
3
13. Perhatikan pernyataan berikut! i. Telur dapat mengapung karena massa jenis telur sama dnegan massa jenis air ii. Kapal bisa terapung karena massa jenis air lebih besar dari massa jenis kapal iii. Kapal bisa tenggelam karena massa jenis kapal lebih besar dari massa jenis air iv. Massa jenis air lebih besar dari massa jenis kapal sehingga kapal teggelam Berdasarkan pernyataan diatas, manakan pernytaan yang tepat? a. i dan ii b. i dan iii c. ii dan iii d. iii dan iv e. iv saja
14. Suatu ketika sebuah klip mengapung saat diletakkan di atas permukaan air dalam gelas, kemudian air tersebut ditambahkan larutan sabun, sesaat kemudian klip tenggelam. Hal ini disebabkan oleh…. A. massa jenis air bertambah B. massa jenis air berkurang C. massa jenis klip bertambah D. tegangan permukaan air bertambah E. tegangan permukaan air berkurang 15.
Gambar disamping melukiskan suatu kawat berbentuk U yang ditutup degan kawat AB yang dapat bergerak bebas yang kemudian dimasukkan ke dalam larutan sabun. Setelah kawat diangkat dari larutan tersebut ternyata kawat dapat setimbang setelah pada kawat digantungkan beban seberat 10 -3 N, jika panjang kawat AB = 10 cm dan berat kawat AB = 5.10-4 N, berapakah beras tegangan permukaan selaput sabun tersebut?
Jawaban: Dik : WAB = 5.10-4 N l AB = 10 cm = 10 -1 m W b =10-3 N = 10.10 -4 N Dit : Jawab:
?
− − = 2 = 2+ = 15.10 2.10− =7,5.10 / 16. Serangga dapat berjalan di atas permukaan air k arena.... A. Berat nyamuk lebih kecil d aripada gaya Archimedes B. Massa jenis nyamuk sama dengan massa jenis air C. Massa jenis nyamuk lebih kecil daripada massa jenis air D. Adanya adhesi dan kohesi E. Adanya tegangan permukaan air 17.
18. Gambar disamping menunjukkan lapisan fluida yang berada diantara dua pelat, ketika pelat bagian atas diberikan gaya berupa tarikan maka terjadi kohesi antara molekul fluida dan adhesi antara permukaan pelat dengan fluida. Pernyataan berikut yang benar mengenai gaya tarik (F) adalah......... i. ii. iii. iv. v. 19.
∝ ƞ ∝ ∝ ∝ ∝ƞ
