Menyelesaikan Masalah Fisika dengan Pendekatan Sederhana dan Efektif
1. Momen Inersia Bola Pejal Momen inersia adalah ukuran resistensi suatu benda terhadap perubahan gerak rotasinya. Untuk bola pejal dengan poros melalui pusatnya, momen inersia dapat dihitung menggunakan rumus: \[ I = \frac{2}{5} m r^2 \] Di mana \( m \) adalah massa bola dan \( r \) adalah jari-jari bola. Dengan massa 50 kg dan jari-jari 40 cm (atau 0,4 m), kita dapat menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus untuk mendapatkan: \[ I = \frac{2}{5} \times 50 \times (0,4)^2 = 1,28 \, \text{kg} \cdot \text{m}^2 \] 2. Tekanan Absolut pada Kedalaman 10 m Tekanan absolut pada kedalaman tertentu di dalam air dapat dihitung dengan rumus: \[ P = P_0 + \rho g h \] Di mana \( P_0 \) adalah tekanan atmosfer, \( \rho \) adalah massa jenis air, \( g \) adalah percepatan gravitasi, dan \( h \) adalah kedalaman. Dengan \( P_0 = 1,01 \times 10^5 \, \text{N/m}^2 \), \( \rho = 1 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \), \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \), dan \( h = 10 \, \text{m} \), kita dapat menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus untuk mendapatkan: \[ P = 1,01 \times 10^5 + 1 \times 10^3 \times 10 \times 10 = 2,01 \times 10^5 \, \text{N/m}^2 \] 3. Penurunan Kolam Raksa dalam Pipa Gelas Penurunan kolam raksa dalam pipa gelas dapat dihitung dengan rumus: \[ h = \frac{\Delta P}{\rho g} \] Di mana \( \Delta P \) adalah perbedaan tekanan, \( \rho \) adalah massa jenis raksa, dan \( g \) adalah percepatan gravitasi. Dengan \( \Delta P = \rho g h \sin(\theta) \), \( \rho = 13,6 \, \text{g/cm}^3 \) (atau \( 13,6 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \)), \( g = 9,8 \, \text{m/s}^2 \), dan \( \theta = 130^\circ \), kita dapat menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus untuk mendapatkan: \[ h = \frac{13,6 \times 10^3 \times 9,8 \times 0,5}{13,6 \times 10^3} = 0,49 \, \text{m} \] 4. Perbedaan Fluida Statis dan Dinamis Fluida statis adalah fluida yang berada dalam keadaan keseimbangan dan tidak mengalir, seperti air di dalam bak mandi. Sedangkan fluida dinamis adalah fluida yang bergerak atau mengalir, seperti air yang mengalir melalui pipa. Contoh fluida statis adalah air di dalam bak mandi, contoh fluida dinamis adalah air yang mengalir melalui pipa. 5. Waktu Isi Bak Mandi Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi bak mandi dapat dihitung dengan rumus: \[ t = \frac{V}{Q} \] Di mana \( V \) adalah volume bak mandi dan \( Q \) adalah debit air. Dengan \( V = 2 \, \text{m}^3 \) (atau 2000 liter) dan \( Q = 10 \, \text{liter/second} \), kita dapat menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus untuk mendapatkan: \[ t = \frac{2000}{10} = 200