GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas Contoh Soal Fluida Dinamis yang meliputi materi Persamaan Kontinuitas dan Hukum Bernoulli. Namun sebelum membahas contoh soalnya, terlebih dahulu akan dijelaskan secara singkat materi tersebut. Yuk simak pembahasan contoh-contoh soal materi Fluida Dinamis berikut.
Debit adalah besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu penampang . Secara matematis dapat ditulis:
Keterangan:
Q : Debit (m3/s)
V : Volume fluida (m3)
t : Waktu (s)
Volume fluida yang mengalir ke dalam suatu pipa harus keluar dengan jumlah yang sama, meskipun ukuran pipa pada tempat masuk dan keluar berbeda. Perhatikan gambar berikut!
Volume fluida yang masuk pada penampang A1 harus sama dengan volume fluida yang keluar pada penampang A2. Secara matematis dapat ditulis :
sehingga
Keterangan :
Q1 : Debit pada posisi 1 (m3)
A1 : Luas pipa pada posisi 1 (m2)
v1 : Kecepatan pada posisi 1 (m/s2)
Q2 : Debit pada posisi 2 (m3)
A2 : Luas pipa pada posisi 1 (m2)
v1 : Kecepatan pada posisi 2 (m/s2)
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa peningkatan kecepatan aliran fluida akan menyebabkan penurunan tekanan fluida secara bersamaan, atau dengan kata lain tekanan akan menurun ketika kecepatan meningkat. Perhatikan gambar berikut!
Persamaan hukum Bernoulli dapat ditulis dengan :
karena ruas kanan dan ruas kiri selalu konstan, maka rumus di atas dapat ditulis menjadi:
v1 = v2 = 0
h1 = h2
Keterangan :
P = Tekanan (N/m)
ρ : Massa jenis (kg/m3)
v = Kecepatan (m/s)
h = Ketinggian (m)
g : Percepatan gravitasi (m/s2)
Venturimeter merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur kelajuan cairan. Perhatikan gambar berikut!
Rumus venturimeter:
Keterangan :
v1 : Kecepatan aliran fluida pada pipa 1 (m/s)
A1 : Luas penampang pipa 1 (m2)
h : Perbedaan ketinggian (m)
A2 : Luas penampang pipa 2 (m2)
g : Percepatan gravitasi (m/s2)
Tabung pitot adalah alat yang berfungsi untuk mengukur kelajuan gas. Alat tersebut juga diterapkan pada pesawat terbang untuk mengukur aliran udara sebagai acuan kelajuan pesawat. Perhatikan gambar berikut!
Rumus :
Keterangan :
v : Kecepatan aliran gas (m/s)
ρ : Massa jenis gas (kg/m3)
ρ’ : Massa jenis zat cair dalam tabung pipot (kg/m3)
h : Perbedaan ketinggian zat cair dalam tabung pipot (m)
Sayap pesawat terbang dirancang sedemikian rupa agar aliran udara pada bagian atas sayap lebih cepat dibanding bagian bawah sayap, hal tersebut dilakukan agar tekanan udara pada bagian atas sayap lebih kecil daripada bagian bawah, supaya pesawat dapat terangkat. Perhatikan gambar berikut!
Rumus :
dimana F1 – F1 > mg, agar pesawat dapat terbang. Namun supaya pesawat dapat mempertahankan ketinggian di udara maka F1 – F1 = mg. A adalah luas permukaan sayap.
Baca Juga :
Hukum-hukum Pada Fluida Statis beserta Contoh Soal
Hukum-hukum Dasar Fluida Dinamis beserta Contoh Soal
Dani memiliki bak dengan ukuran panjang 90 cm, lebarnya 70 cm, dan tinggi 80 cm. Bak tersebut diisi air dari keran. Air keran mampu mengisi bak hingga penuh selama 20 menit. Berapa liter/menit debit air yang mengalir dari keran tersebut?
Diketahui :
V = 90 x 70 x 80 = 504.000 cm3 = 0,504 m3
t = 20 menit
Ditanyakan :
Q = . . . . liter/menit
Rumus :
Volume kolam renang yang belum terisi air 336 m³. Jika kolam renang tersebut diisi air dengan debit 28 m³/jam, waktu yang diperlukan agar kolam terisi penuh air adalah ….
Diketahui :
V = 336 m³
Q = 28 m³/jam
Ditanyakan :
t = . . . .?
Rumus :
Sebuah bak mandi akan diisi dengan sebuah air mulai pukul 07.20 WIB s/d pukul 07.50 WIB. Jika debit air 10 liter/ menit, maka berapa literkah volume air yang ada dalam bak mandi tersebut ?
Diketahui :
t = 7.50-7.20 = 30 menit
Q = 10 liter/menit
Ditanyakan:
V = . . . .?
Rumus :
Sebuah pintu irigasi mengeluarkan air sebanyak 80.000 liter setiap 1 jam. Hitung besarnya volume air yang mengalir dari irigasi tersebut selama 24 jam!
Diketahui :
Q = 80.000 liter/jam
t = 24 Jam
V = . . . ?
Rumus :
Sebuah selang memiliki luas penampang 0,0004 m2 dialiri air dengan kecepatan 0,5 m/s, jika selang tersebut disambungkan ke keran dengan luas penampang 0,0002 m2, maka kecepatan aliran air yang keluar pada keran tersebut adalah . . . .
Diketahui :
A1 = 0,0004 m2 = 4 x 10-4 m2
v1 = 0,5 m/s
A2 = 0,0002 m2 = 2 x 10-4 m2
Ditanyakan :
v2 = . . . . ?
Rumus :
Perhatikan gambar berikut!
Air mengalir dari pipa A ke B kemudian ke C. Perbandingan luas penampang A dengan penampang C adalah 8 : 2. Jika kecepatan aliran di penampang A adalah v, maka kecepatan aliran pada pipa C adalah . . . .
Diketahui :
AA = 8
AC = 2
vA = v
Ditanyakan :
vC = . . . . ?
Rumus :
Sebuah pipa dengan luas penampang 616 cm2 di pasang keran pada ujung, jika besar kecepatan aliran air dalam pipa 0,5 m/s, maka dalam waktu 5 menit , berapakah volume air yang keluar dari keran ?
Diketahui :
A1 = 616 cm2 = 616 x 10-4 m2
v1 = 0,5 m/s
r = 3,5 cm = 3,5 x 10-2 m
t = 5 menit = 300 detik
Ditanyakan :
V2 = . . . ?
Rumus :
Sebuah bak yang volumenya 1 m3 dialiri air melalui sebuah keran yang mempunyai luas penampang 0,0004 m2 dengan kecepatan aliran 10 m/s. Bak tersebut akan terisi air penuh dalam waktu?
Diketahui :
V = 1 m3
A = 0,0004 m2 = 4 x 10-4 m2
v = 10 m/s
Ditanyakan :
t = . . . . ?
Perhatikan gambar berikut!
Air dialirkan dari penampang 1 yang memiliki luas 0,0002 m2 dengan kecepatan 2 m/s pada tekanan 12.000 N/m2, air tersebut mengalir ke penampang 2 yang memiliki luas 0,0004 m2 dengan kecepatan 1 m/s, jika perbedaan ketinggian penampang 1 dan penampang 2 adalah 1 meter, maka tekanan pada penampang 2 adalah . . . . (massa jenis air = 1000 kg/m3)
Diketahui :
A1 = 0,0002 m2
v1 = 2 m/s
P1 = 12.000 N/m2
h1 = 0
A2 = 0,0004 m2
v2 = 1 m/s
h2 = 1 m
Ditanyakan :
P2 = . . . . ?
Rumus :
Perhatikan gambar berikut!
Air dipompa dengan kompresor bertekanan 120 kPa memasuki pipa bagian bawah (I) dan mengalir ke atas dengan kecepatan 1 m/s (g = 10 m/s2 dan massa jenis air 1000 kg/m3). Jika kecepatan air pada pipa bagian atas (II) adalah 2 m/s, maka tekanannya adalah . . . .
Diketahui :
PI = 120 kPa = 120.000
vI = 1 m/s
vII = 2 m/s
hI = 0
hII = 3 m
Ditanyakan :
PII = . . . . ?
Rumus :
Sebuah venturimeter memiliki luas penampang besar 10 cm2 dan luas penampang kecil 5 cm2. Hitunglah besar kecepatan aliran air pada penampang besar dan penampang kecil ! (g = 10 m/s2)
Diketahui :
A1 = 10 cm2 = 10×10-4m2
A2 = 5 cm2 = 5×10-4m2
h = 15 cm = 15×10-2m
g = 10 m/s2
Ditanyakan :
v1 = . . . . ?
v2 = . . . . ?
Rumus :
Untuk v1
Untuk v2 dapat dicari menggunakan persamaan kontinuitas
Sebuah tabung pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran gas oksigen yang mempunyai massa jenis 1,43 kg/m3 dalam sebuah pipa. Jika perbedaan tinggi zat cair pada kedua kaki manometer adalah 5 cm dan massa jenis zat cair 13.600 kg/m3, hitunglah kelajuan aliran gas pada pipa tersebut !
Diketahui :
ρ = 1,43 kg/m3
ρ’= 13.600 kg/m3
h = 5cm = 0,05 m
g = 10m/s
Ditanyakan :
v = . . . . ?
Rumus :
Sebuah pesawat sedang terbang dengan massa jenis udara di sekitar pesawat tersebut sebesar 1 kg/m3. Jika luas total sayap pesawat tersebut sebesar 40 m2 dan didesain sedemikian rupa agar v2 = 1,2v1. Tentukan gaya angkat pesawat tersebut jika kecepatan udara v1 adalah v!
Diketahui:
Ditanyakan :
F = . . . . ?
Rumus:
Demikianlah pembahasan kita terkait Contoh soal dan Pembahasan materi secara singkat tentang Fluida Statis. Terima kasih, Semoga bermanfaat.
Untuk memahami Fisika lebih dalam, yuk baca berbagai materi Fisika SMA pada halaman website ini dengan mengklik: Materi Fisika SMA
GuruOnlinee.com - Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas materi tentang Stoikiometri Senyawa. Apa sih itu Stoikiometri Senyawa?…
GuruOnlinee.com - Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas Konsep Mol. Apa sih itu Mol? Bagaimana cara menyelesaikan…
GuruOnlinee.com - Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan mempelajari mengenai Hukum-hukum Dasar Kimia, yang meliputi Hukum Lavoiser, Hukum…