Contoh Soal dan Pembahasan Fluda Dinamis - Primalangga -->
Primalangga-Contoh Soal dan Pembahasan tentang Fluida Dinamis, Materi Fisika kelas 2 SMA. Ketika kalian mengisi air pada bak mandi, berapakah waktu yang kalian butuhkan? hal itu tergantung dengan debit air yang keluar dari kran bak mandi

apa itu debit? itulah yang akan kita pelajari nantinya. persamaan kontinuitas, Hukum Bernoulli dan Toricelli dan gaya angkat pada sayap pesawat juga akan kita pelajari pada bab ini jadi disimak baik-baik ya.

Contoh soal dan pembahasan Fluida Dinamis

Rumus Minimal

Debit
Q = V/t
Q = Av

Keterangan :
Q = debit (m
3/s)
V = volume (m
3)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m
2)
v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm
3 = 10−3 m3

Persamaan Kontinuitas
Q
1 = Q2
A
1v1 = A2v2

Persamaan Bernoulli
P + 
1/2 ρv2 + ρgh = Konstant
P
1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

Keterangan :
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m
2)
ρ = massa jenis fluida; cairan ataupun gas (kg/m
3)
g = percepatan gravitasi (m/s
2)

Tangki Bocor Mendatar
v = √(2gh)
X = 2√(hH)
t = √(2H/g)

Keterangan :
v = kecepatan keluar cairan dari lubang
X = jarak mendatar jatuhnya cairan
h = jarak permukaan cairan ke lubang bocor
H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke lubang bocor
t = waktu yang diperlukan cairan menyentuh tanah

Soal No. 1
Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah kran seperti gambar berikut!


Jika luas penampang kran dengan diameter D
2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Pembahasan
Data :
A
2 = 2 cm2 = 2 x 10−4 m2
v
2 = 10 m/s

a) Debit air
Q = A
2v2 = (2 x 10−4)(10)
Q = 2 x 10
−3 m3/s

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember
Data :
V = 20 liter = 20 x 10
−3 m3
Q = 2 x 10
−3 m3/s
t = V / Q
t = ( 20 x 10
−3 m3)/(2 x 10−3 m3/s )
t = 10 sekon

Soal No. 2
Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!



Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m
2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A
1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v
2
v
2 = 37,5 m/s

Soal No. 3
Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!


Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Soal No. 4
Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti diperlihatkan gambar berikut ini!


Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm
2 dan luas penampang pipa kecil adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

Pembahasan
Rumus kecepatan fluida memasuki pipa venturimetar pada soal di atas
v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v
1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
v
1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]
v
1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v
1 = 1,5 m/s

Tips :
Satuan A biarkan dalam cm
2 , g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki satuan m/s.

Bisa juga dengan format rumus berikut:


dimana
a = luas penampang pipa kecil
A = luas penampang pipa besar

b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
A
1v1 = A2v2
(3 / 2)(5) = (v
2)(3)
v
2 = 2,5 m/s

Soal No. 5
Pada gambar di bawah air mengalir melewati pipa venturimeter.


Jika luas penampang A
1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 maka kecepatan air memasuki pipa venturimeter adalah....
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 9 m/s
E. 25 m/s

Pembahasan
Seperti soal sebelumnya, silakan dicoba, jawabannya 4 m/s.

Soal No. 6
Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.


Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 10
5 Pa. Tentukan :
a) Kecepatan air pada pipa kecil
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
c) Tekanan pada pipa kecil
air = 1000 kg/m3)

Pembahasan
Data :
h
1 = 5 m
h
2 = 1 m
v
1 = 36 km/jam = 10 m/s
P
1 = 9,1 x 105 Pa
A
1 : A2 = 4 : 1

a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A
1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v
2)
v
2 = 40 m/s

b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P
1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2
P
1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P
1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)
P
1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P
1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa

c) Tekanan pada pipa kecil
P
1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 10
5 − P2 = 7,1 x 105
P
2 = 2,0 x 105 Pa

Soal No. 7
Sebuah pipa dengan diameter 12 cm ujungnya menyempit dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa berdiameter besar adalah 10 cm/s, maka kecepatan aliran di ujung yang kecil adalah....
A. 22,5 cm/s
B. 4,4 cm/s
C. 2,25 cm/s
D. 0,44 cm/s
E. 0,225 cm/s
(Soal UAN Fisika 2004) 

Pembahasan
Rumus menentukan kecepatan diketahui diameter pipa
Dari persamaan kontinuitas 

Pipanya memiliki diameter, jadi asumsinya luas penampangnya berupa lingkaran.


Luasnya diganti luas lingkaran menjadi


Baris yang terkahir bisa ditulis jadi
Jika diketahui jari-jari pipa (r), dengan jalan yang sama D tinggal diganti dengan r menjadi:
Kembali ke soal, masukkan datanya:
Data soal:
D
1 = 12 cm
D
2 = 8 cm
v
1 = 10 cm/s
v
2 = ........




Soal No. 8
Perhatikan gambar!



Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa kecil adalah....
A. 1 m.s
−1
B. 4 m.s
−1
C. 8 m.s
−1
D. 16 m.s
−1
E. 20 m.s
−1
(UN Fisika SMA 2012 A86)

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
Data soal:
V
1 = 4
D
1 = 2
D
2 = 1
V
2 =...?


Baca juga : Contoh soal dan pembahasan fisika kelas 11 lengkap dengan latihan soalnya
HALAMAN SELANJUTNYA>>

sekian dulu tentang contoh soal dan pembahasan fluida dinamis. semoga dapat membantu teman-teman dalam mengerjakan soalnya.

Contoh Soal dan Pembahasan Fluda Dinamis

PENGUMUMAN

KUNCI JAWABAN MANDIRI K13N SMA KELAS 10-12 LENGKAP. KLIK DISINI.!

Primalangga-Contoh Soal dan Pembahasan tentang Fluida Dinamis, Materi Fisika kelas 2 SMA. Ketika kalian mengisi air pada bak mandi, berapakah waktu yang kalian butuhkan? hal itu tergantung dengan debit air yang keluar dari kran bak mandi

apa itu debit? itulah yang akan kita pelajari nantinya. persamaan kontinuitas, Hukum Bernoulli dan Toricelli dan gaya angkat pada sayap pesawat juga akan kita pelajari pada bab ini jadi disimak baik-baik ya.

Contoh soal dan pembahasan Fluida Dinamis

Rumus Minimal

Debit
Q = V/t
Q = Av

Keterangan :
Q = debit (m
3/s)
V = volume (m
3)
t = waktu (s)
A = luas penampang (m
2)
v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm
3 = 10−3 m3

Persamaan Kontinuitas
Q
1 = Q2
A
1v1 = A2v2

Persamaan Bernoulli
P + 
1/2 ρv2 + ρgh = Konstant
P
1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

Keterangan :
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m
2)
ρ = massa jenis fluida; cairan ataupun gas (kg/m
3)
g = percepatan gravitasi (m/s
2)

Tangki Bocor Mendatar
v = √(2gh)
X = 2√(hH)
t = √(2H/g)

Keterangan :
v = kecepatan keluar cairan dari lubang
X = jarak mendatar jatuhnya cairan
h = jarak permukaan cairan ke lubang bocor
H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke lubang bocor
t = waktu yang diperlukan cairan menyentuh tanah

Soal No. 1
Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah kran seperti gambar berikut!


Jika luas penampang kran dengan diameter D
2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:
a) Debit air
b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Pembahasan
Data :
A
2 = 2 cm2 = 2 x 10−4 m2
v
2 = 10 m/s

a) Debit air
Q = A
2v2 = (2 x 10−4)(10)
Q = 2 x 10
−3 m3/s

b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember
Data :
V = 20 liter = 20 x 10
−3 m3
Q = 2 x 10
−3 m3/s
t = V / Q
t = ( 20 x 10
−3 m3)/(2 x 10−3 m3/s )
t = 10 sekon

Soal No. 2
Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!



Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m
2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A
1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v
2
v
2 = 37,5 m/s

Soal No. 3
Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!


Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Soal No. 4
Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti diperlihatkan gambar berikut ini!


Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm
2 dan luas penampang pipa kecil adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

Pembahasan
Rumus kecepatan fluida memasuki pipa venturimetar pada soal di atas
v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v
1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
v
1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]
v
1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v
1 = 1,5 m/s

Tips :
Satuan A biarkan dalam cm
2 , g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki satuan m/s.

Bisa juga dengan format rumus berikut:


dimana
a = luas penampang pipa kecil
A = luas penampang pipa besar

b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil
A
1v1 = A2v2
(3 / 2)(5) = (v
2)(3)
v
2 = 2,5 m/s

Soal No. 5
Pada gambar di bawah air mengalir melewati pipa venturimeter.


Jika luas penampang A
1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 maka kecepatan air memasuki pipa venturimeter adalah....
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 9 m/s
E. 25 m/s

Pembahasan
Seperti soal sebelumnya, silakan dicoba, jawabannya 4 m/s.

Soal No. 6
Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.


Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 10
5 Pa. Tentukan :
a) Kecepatan air pada pipa kecil
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
c) Tekanan pada pipa kecil
air = 1000 kg/m3)

Pembahasan
Data :
h
1 = 5 m
h
2 = 1 m
v
1 = 36 km/jam = 10 m/s
P
1 = 9,1 x 105 Pa
A
1 : A2 = 4 : 1

a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A
1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v
2)
v
2 = 40 m/s

b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P
1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2
P
1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P
1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)
P
1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P
1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa

c) Tekanan pada pipa kecil
P
1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 10
5 − P2 = 7,1 x 105
P
2 = 2,0 x 105 Pa

Soal No. 7
Sebuah pipa dengan diameter 12 cm ujungnya menyempit dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa berdiameter besar adalah 10 cm/s, maka kecepatan aliran di ujung yang kecil adalah....
A. 22,5 cm/s
B. 4,4 cm/s
C. 2,25 cm/s
D. 0,44 cm/s
E. 0,225 cm/s
(Soal UAN Fisika 2004) 

Pembahasan
Rumus menentukan kecepatan diketahui diameter pipa
Dari persamaan kontinuitas 

Pipanya memiliki diameter, jadi asumsinya luas penampangnya berupa lingkaran.


Luasnya diganti luas lingkaran menjadi


Baris yang terkahir bisa ditulis jadi
Jika diketahui jari-jari pipa (r), dengan jalan yang sama D tinggal diganti dengan r menjadi:
Kembali ke soal, masukkan datanya:
Data soal:
D
1 = 12 cm
D
2 = 8 cm
v
1 = 10 cm/s
v
2 = ........




Soal No. 8
Perhatikan gambar!



Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa kecil adalah....
A. 1 m.s
−1
B. 4 m.s
−1
C. 8 m.s
−1
D. 16 m.s
−1
E. 20 m.s
−1
(UN Fisika SMA 2012 A86)

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
Data soal:
V
1 = 4
D
1 = 2
D
2 = 1
V
2 =...?


Baca juga : Contoh soal dan pembahasan fisika kelas 11 lengkap dengan latihan soalnya
HALAMAN SELANJUTNYA>>

sekian dulu tentang contoh soal dan pembahasan fluida dinamis. semoga dapat membantu teman-teman dalam mengerjakan soalnya.
Load Comments

Dapatkan Pembahasan Terupdate

Notifications

Disqus Logo
close