Jawaban:

Pertama-tama, kita akan menghitung massa air dalam tangki tersebut:

Volume tangki = panjang x lebar x tinggi = 5 m x 3 m x 1 m = 15 m³

Massa air = volume x massa jenis air = 15 m³ x 1000 kg/m³ = 15000 kg

Ketika tangki bergerak ke atas pada bidang miring 45° dengan percepatan 3 m/d², maka gaya total yang bekerja pada air adalah:

Ftotal = massa x percepatan

Ftotal = 15000 kg x 3 m/d² = 45000 N

Gaya total ini terdiri dari berat air yang diberikan oleh gravitasi dan gaya dorong ke atas yang dihasilkan oleh percepatan tangki. Karena gaya gravitasi selalu tegak lurus dengan permukaan air, maka untuk menentukan kemiringan permukaan air, kita hanya perlu mempertimbangkan gaya dorong ke atas.

Kita bisa menggunakan prinsip fisika bahwa gaya dorong ke atas sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh objek. Dalam hal ini, objeknya adalah tangki yang berisi air setinggi 1 m, sehingga volume fluida yang dipindahkan adalah 1 m³.

Gaya dorong ke atas = berat fluida yang dipindahkan

Gaya dorong ke atas = massa fluida yang dipindahkan x percepatan gravitasi

Gaya dorong ke atas = volume fluida yang dipindahkan x massa jenis fluida x percepatan gravitasi

Gaya dorong ke atas = 1 m³ x 1000 kg/m³ x 9,81 m/s² = 9810 N

Kemiringan permukaan air adalah sudut antara garis normal ke permukaan air dan garis tegak lurus terhadap bidang miring. Dalam hal ini, garis normal ke permukaan air selalu tegak lurus dengan arah gaya dorong ke atas.

Kemiringan permukaan air = arctan(Fdorong/Ftegak lurus)

Kemiringan permukaan air = arctan(9810 N/45000 N) = 12,68°

Untuk kasus bidang miring ke bawah dengan sudut kemiringan 0-30°, kita dapat menggunakan prinsip yang sama untuk menghitung kemiringan permukaan air. Namun, karena arah gaya gravitasi dan arah gaya dorong ke atas tidak selalu sejajar dengan bidang miring, maka kita harus memecah gaya-gaya tersebut menjadi dua komponen: satu yang sejajar dengan bidang miring dan satu lagi yang tegak lurus terhadap bidang miring. Setelah itu, kita dapat menjumlahkan kedua komponen tersebut untuk mendapatkan gaya total yang bekerja pada air. Selanjutnya, kita dapat menggunakan prinsip yang sama seperti pada kasus sebelumnya untuk menghitung kemiringan permukaan air.

semoga membantu,Puas? jadikan yang terbaik!