Kisi Kisi Soal Fisika Hots Materi Fluida Statis 665717

KISI-KISI SOAL HIGHER ORDER THINKING SKILL (HOTS) 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 C4 balon udara, diharapkan siswa dapat menganalisis untuk mengetahui volume yang diperlukan untuk mengangkat beban pada balon. Disajikan deskripsi C2 tentang kapal selam, siswa dapat mengkategorikan melayang, terapung dan tenggelam

Uraian

13

Pilihan Ganda

14

14

Menjelaskan meniskus, tegangan permukaan dan gejala kapilaritas (C1)

Klip kertas

15.

Memformulasikan meniskus, tegangan permukaan (C3)

Suatu kawat berbentuk U yang dimasukkan ke dalam larutan sabun

16.

Mensimulasikan penerapan meniskus, tegangan permukaan dan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari (C3) Menjelaskan Viskositas dan hukum Stokes (C1) Memformulasikan Viskositas dan Hukum Stokes (C3)

Fenomena tegangan permukaan (nyamuk atau serangga )

17 18

Disajikan sebuah fenomena, siswa dapat menjelaskan tegangan permukaa Disajikan deskripsi Suatu kawat berbentuk U yang dimasukkan ke dalam larutan sabun, diharapkan siswa dapat menganalisis keadaan tersebut untuk mengukur besar tegangan permukaan selaput sabun tersebut. Disajikan fenomena tegangan permukaan siswa diharapkan dapat menganalisis denga benar

C2

Pilihan Ganda

15

C4

Uraian

16

C4

Pilihan Ganda

17

18 Kohesi dan adhesi yang dialami lapisan fluida di antara dua pelat

Kohesi dan adhesi yang C4 dialami lapisan fluida di antara dua pelat, diharapkan siswa dapat menganalisis persamaan viskositas untuk menemukan hubungan antara

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 5 b. 2,0 x 10 Pa e. 3,0 x 105 Pa c. 0,1 x 105 Pa Jawaban: Dik : h = 10 m 𝜌 = 1,00 x 103 kg/m3 g = 10 m/s2 Dit : P = ...........? Dij : P = 𝑝𝑎 + 𝜌gh P = (1 x 105 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?(𝜌𝑠𝑡𝑟𝑦𝑓𝑜𝑎𝑚 = 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 = 𝜌 𝑔 ℎ, tekanan sebanding dengan massa jenis sehingga kapal yang lebih masuk kedalam air adalah kapal yang mengangkut stryfoam.

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 𝜌 = 1,03 x 103 kg/m3 𝑃𝑎 = 1 x 105 kg/ms2 𝑔 = 10 m/s2 𝑃 = 𝑃𝑎 + 𝜌gh 𝑃 = 𝑃𝑎 + 𝜌gh 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 𝜌1 = 1000 kg/m3 Dit : 𝜌2 Jawab: 𝑝𝑎 + 𝜌1 𝑔ℎ1 = 𝑝𝑎 + 𝜌2 𝑔ℎ2 1 x 105 kg/ms2 + (1000 kg/m3)( 10 m/s2)( 0,5 m) = (𝜌2 )( 10 m/s2)( 0,3 m) 1 x 105 kg/ms2 + 5000 kg/ms2 = 𝜌2 3m2/s2 1 x 105 kg/ms2 + 0,05 x 105 kg/ms2 = 𝜌2 3m2/s2 1,05 x x 105 kg/ms2 = 𝜌2 3m2/s2 𝜌=

𝑘𝑔 ⁄ 2 𝑚𝑠 2 𝑚 3 ⁄ 2 𝑠

1,05 × 105

= 35000 𝑘𝑔/m3

8. Perhatikanlah gambar bejana di bawah ini.

Jika diketahui massa jenis minyak 0,8 g/cm3, massa jenis raksa 13,6 g/cm3, dan massa jenis air 1 g/cm3, 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: 1 i. F∝ 𝐴 ii. F∝ 𝐴 1

iii. m∝ ℎ iv. m∝ ℎ 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 𝜌 = 780 kg/m3 ℎ =2m 𝑔 = 10 m/s2 Dit : F minimum? Jawab : Tekanan pada penampang besar = tekanan pada penampang kecil

𝐹 𝐹 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑠𝑎𝑟 = 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙 + 𝜌𝑔ℎ (𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 𝑜𝑙𝑖) 𝐴 𝐴 (200 𝑘𝑔)(10𝑚⁄ 2 ) 𝐹 𝑘𝑔 𝑠 = 0,0012 𝑚2 + (780 ⁄𝑚3 ) (10 𝑚⁄𝑠 2 ) (2 𝑚) 0,025 𝑚2 2000 𝑘𝑔 𝑚⁄𝑠 2

𝐹2 𝑘𝑔 + 15600 ⁄𝑚𝑠 2 2 0,025 0,001 𝑚 𝐹2 𝑘𝑔 𝑘𝑔 80.000 ⁄𝑚𝑠 2 = + 15.600 ⁄𝑚𝑠 2 0,001 𝑚2 𝐹 𝑘𝑔 64.400 ⁄𝑚𝑠 2 = 0,0012 𝑚2 F2 = (64.400 kg/ms2)(0,01m2) F2 = 644 kgm/s2 = F2 = 644 N 𝑚2

=

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 diisi oleh gas helium yang memiliki massa jenis 0,1786 kg/m3, berapakan volume helium yang perlukan untuk dapat menerbangkan balon udara tersebut? ( massa jenis udara = 1,293 kg/m3. Jawaban: 𝑘𝑔 Dik : massa jenis helium = 𝜌1 = 0,1786 ⁄𝑚3 𝑘𝑔 Massa jenis udara = 𝜌2 = 1,293 ⁄𝑚3 Gaya apung = Berat beban + berat helium Gaya apung = (massa beban)(g) + (massa helium)(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 + (𝜌 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑢𝑚)(𝑉 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑢𝑚) = (𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎)(𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎) Volume udara yag dipindahka ( V udara) = Volume helium yang mengisi balon (V helium) 500 kg = (𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 − 𝜌 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑢𝑚)(𝑉) 500 𝑘𝑔 𝑉= 𝜌 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 − 𝜌 ℎ𝑒𝑙𝑖𝑢𝑚 500 𝑘𝑔 𝑉= 𝑘𝑔 𝑘𝑔 1,293 ⁄𝑚3 − 0,1786 ⁄𝑚3 500 𝑘𝑔 𝑉= 𝑘𝑔 1,1144 ⁄𝑚3

𝑉 = 448,7 m3 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 Wb =10-3 N = 10.10-4 N Dit : 𝛾 ? Jawab: 𝐹 𝑊𝐴𝐵 + 𝑊𝑏 15. 10−4 𝑁 𝛾= = = = 7,5. 10−3 𝑁/𝑚 2𝑙 2𝑙 2. 10−1 𝑚

16. Serangga dapat berjalan di atas permukaan air karena.... A. Berat nyamuk lebih kecil daripada 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......... 1 i. 𝐹 ∝ ƞ 1

ii. 𝐹 ∝ 𝐴 1

iii. 𝐹 ∝ 𝑣

iv. 𝐹 ∝ 𝑙 v. 𝐹 ∝ ƞ 19.