Suatu Zat Cair Dialirkan Melalui Pipa

KlikBelajar.com – Suatu Zat Cair Dialirkan Melalui Pipa


 بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ
اَللَّهُمَّ صَلِّ عَلٰى سَيِّدِنَا مُحَمَّدٍ وَعَلٰى اٰلِ سَيِّدِنَا مُحَمَّدٍ


Halo teman-teman dalam artikel kali ini masharist.com akan membahas tentang Kumpulan contoh soal latihan fluida dinamis dan pembahasannya. Semoga bermanfaat.

Teorema Torriceli

1.



Sebuah tangki yang besar berisi air serta  terdapat sebuah kran seperti gambar. Bila nilai A adalah 100 cm dan B adalah 80 cm. Tentukan kecepatan semburan air dari kran  jika g = 10 ms-2

Diketahui :

Ketinggian (h) = A-B= 100 – 80 = 20 cm = 0,2 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan semburan air dari kran (v)

Jawab :




V2=2gh
V2=(2)(10)(0,2)=4
V=√4=2 m/s

Maka kecepatan semburan air pada kran adalah 2 m/s

2.
Perhatikan gambar pada soal no.1. Bila diinginkan kecepatan pada keran adalah 3 m/s. Dan nilai tinggi dari B adalah 45 cm. Tentukan Tinggi tangki (A).(g=10 m/s)

Diketahui :

B= 45 cm = 0,45 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

v=3 m/s

Ditanya : Tentukan Tinggi tangki (A)

Jawab :

h=A-B

sehingga,

V2=2gh

32=(2)(10)(h)

h=9/20 m =0,45 m

h=A-B

9/20=A-0,45

A=0,45+0,45=0,9 m=90 cm

Maka tinggi tangka (A) adalah 90 cm

3. Perhatikan gambar pada soal no.1. Bila diinginkan kecepatan pada keran adalah 3 m/s. Dan nilai tinggi dari A adalah 85 cm. Tentukan Tinggi kran (B).(g=10 m/s)

Diketahui :

A= 85 cm = 0,85 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

v=3 m/s

Ditanya : Tentukan Tinggi kran (B)

Jawab :

h=A-B

sehingga,

V2=2gh

32=(2)(10)(h)

h=9/20 m =0,45 m

h=A-B

9/20=0,85-B

B=0,85+0,45=0,4 m=40 cm

Maka tinggi kran(b) adalah 40 cm

Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.15

4.
Sebuah bak yang besar berisi air penuh dan terdapat sebuah lubang seperti gambar. Jika g = 10 ms-2, maka kecepatan semburan air dari lubang adalah…

A. 3 ms-1

B. 8 ms-1

C. 9 ms-1

D. 30 ms-1

E. 900 ms-1


Diketahui :

Ketinggian (h) = 85 – 40 = 45 cm = 0,45 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kecepatan semburan air dari kran (v)

Jawab :

Teorema Torricelli


V2
=2gh


V2
=(2)(10)(0,45)=9

V=√9=3 m/s

Jawaban yang benar adalah A.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.15

Sebuah bak penampungan berisi air dan pada dinding terdapat lubang (lihat gambar). Kelajuan air saat keluar dari lubang tersebut adalah… (g = 10 ms-2)

A. 12 ms-1

B. 10 ms-1

C. 6 ms-1

D. 5 ms-1

E. 2 ms-1



Diketahui :

Ketinggian (h) = 1,5 – 0,25 = 1,25 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)

Jawab :

Teorema Torricelli




Vt
2=2gh

Vt
2=(2)(10)(1,25)=25

Vt=√25=5 m/s

Jawaban yang benar adalah D

5. Soal U N Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.15

Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 ms-2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar). Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah…

A. 1 ms-1

B. 2 ms-1

C. 4 ms-1

D. 8 ms-1

E. 10 ms-1


Diketahui :

Ketinggian (h) = 1,0 – 0,2 = 0,8 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)

Jawab :

Teorema Torricelli




Vt
2=2gh

Vt
2=(2)(10)(0,8)=16

Vt=√16=4 m/s

Jawaban yang benar adalah D

Persamaan Kontinuitas

7. Soal UN 2002/2003

Air mengalir dari pipa A ke pipa B dan terus ke pipa C. Perbandingan luas penampang A dengan penampang C adalah 8 : 3. Jika cepat aliran pada pipa A sama dengan v, maka cepat aliran pada pipa C adalah …



A. 3/8 v

B. V

C. 8/3 v

D. 3 v

E. 8 v

Pembahasan





Diketahui :

Luas penampang A (AA) = 8

Luas penampang C (AC) = 3

Cepat aliran pada pipa A (vA) = v


Ditanya :


Cepat aliran pada pipa C (vC)


Jawab :

Rumus persamaan kontinuitas :

AA
vA
= AC
vC

8 v = 3 vC

vC
= 8/3 v

Jawaban yang benar adalah C.

8. Soal UN 2002/2003

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…..

Baca :   Mobil a Memiliki Massa 0 75 Kali Massa Mobil B

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

Pembahasan





Diketahui :

Diameter 1 (d1) = 12 cm

J
ari-jari 1 (r1) =
12/2=

6 cm
Diameter 2 (d2) = 8 cm

J
ari-jari 2 (r2) =

8/2=
4 cm
Laju aliran 1 (v1) = 10 cm/s


Ditanya :


laju aliran 2 (v2)


Jawab :

Luas penampang 1 (A1) = π r2
= π 62
= 36π cm2

Luas penampang 2 (A2) = π r2
= π 42
= 16π cm2

Persamaan kontinuitas fluida :

A1
v1
= A2
v2

(36π)(10) = (16π) v2

(36)(10) = (16) v2

360 = (16) v2

v2
= 360/16

v2
= 22,5 cm/s

Jawaban yang benar adalah A.

9. Soal UN 2011/2012 C61 No.11

Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut. Jika luas penampang A1 = 8 cm2, A2 = 2 cm2 dan laju zat cair v2 = 2 m/s maka besar v1 adalah…



A. 0,5 m.s-1

B. 1,0 m.s-1

C. 1,5 m.s-1

D. 2,0 m.s-1

E. 2,5 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :

Luas penampang 1 (A1) = 8 cm2

Luas penampang 2 (A2) = 2 cm2

Laju zat cair pada penampang 2 (v2) = 2 m/s

Ditanya : laju zat cair pada penampang 1 (v1)

Jawab :

Persamaan kontinuitas fluida :

A1 v1 = A2 v2

8 v1 = (2)(2)

8 v1 = 4

v1 = 4 / 8 = 0,5 m/s

Jawaban yang benar adalah A.

10. Soal UN 2011/2012 A81 No.11

Perhatikan gambar! Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa yang kecil adalah ….







A. 01 m.s−1

B. 04 m.s−1

C. 08 m.s−1

D. 16 m.s−1

E. 20 m.s−1

Pembahasan


Diketahui


:

Diameter penampang besar (d1) = 2
, j
ari-jari penampang besar (r1) = ½ d1
= ½ (2) = 1

Luas penampang besar (A1
) = π r1
2
= π (1)2
= π (1) = π

Diameter penampang kecil (d2) = 1
, j
ari-jari penampang kecil (r2) = ½ d2
= ½ (1) = ½

Luas penampang kecil (A2
) = π r2
2
= π (1/2)2
= π (1/4) = ¼ π

Kecepatan aliran fluida pada penampang besar (v1
) = 4 m/s


Ditanya


: kecepatan aliran fluida pada penampang kecil (v2
)


Jawab


:


Persamaan kontinuitas fluida


:

A1
v1
= A2
v2

π 4 = ¼ π (v2)

4 = ¼ (v2)

v2
= 8 m/s

Jawaban yang benar adalah C.

Prinsip dan Persamaan Bernoulli

11. Soal UN 2008/2009 P12 No 15

Pernyataan di bawah ini berkaitan dengan gaya angkat pada pesawat terbang adalah …

A. Tekanan udara diatas sayap lebih besar dari pada tekanan udara dibawah sayap

B. Tekanan udara dibawah sayap tidak berpengaruh terhadap gaya angkat pesawat

C. Kecepatan aliran udara diatas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayap

D. Kecepatan aliran udara diatas sayap lebih kecil dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayap

E. Kecepatan aliran udara tidak mempengaruhi gaya angkat pesawat

Pembahasan

Rumus tekanan : P = F / A, di mana P = tekanan, F = gaya, A = luas permukaan.

Perlu di ingat, bahwa yang menyebabkan benda bergerak adalah gaya. Bukan tekanan.

Dari rumus dapat diketahui bahwa Tekanan berbanding lurus dengan gaya. Sehingga dapat disimpulkan apabila tekanan udara besar, maka semakin besar pula gaya dorong udara yang menyebabkan pesawat bergerak

Prinsip Bernoulli berbunyi apabila kecepatan udara tinggi maka tekanan rendah dan bila kecepatan udara rendah maka tekanan tinggi.

Agar pesawat dapat terbang atau terangkat maka diperlukan gaya dorong pada bagian bawah sayap harus lebih besar dari bagian atas. Bila gaya dorong bagian bawah sayap besar, maka tekanan udara pada bagian bawah juga lebih besar dari bagian atas. Bila tekanan udara pada bagian bawah sayap lebih besar dari atas, maka kecepatan udara pada bagian bawah rendah pada bagian bawah sayap. Bila bagian atas sayap pesawat dilambangkan dengan A dan bagian atas pesawat dilambangkan B. Maka dapat ditulis persamaan


 vA > vB sehingga PA < PB

Kecepatan aliran udara diatas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayap

Jawaban yang benar adalah C.

12. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.14

Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut!

(1) gaya angkat pada pesawat terbang

(2) pompa hidrolik

(3) penyemprot nyamuk

(4) balon udara dapat mengudara

Pernyataan di atas yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah…

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (4)

Baca :   Nilai X Yang Memenuhi Persamaan Nilai Mutlak

D. (1), (2), dan (4)

E. (1), (3), dan (4)

Pembahasan

(1) gaya angkat pada pesawat terbang (hukum Bernoulli)

(2) pompa hidrolik (hukum Pascal)

(3) penyemprot nyamuk (hukum Bernoulli)

(4) balon udara dapat mengudara (pengapungan)

Maka jawaban yang benar adalah 1 dan 3

Jawaban yang benar adalah B.

13. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.15

Pada gambar, air dipompa dengan kompresor bertekanan 120 kPa memasuki pipa bagian bawah (1) dan mengalir ke atas dengan kecepatan 1 m.s-1 (g = 10 m.s-2 dan massa jenis air 1000 kg.m-3). Tekanan air pada pipa bagian atas (II) adalah….



A. 52,5 kPa

B. 67,5 kPa

C. 80,0 kPa

D. 92,5 kPa

E. 107,5 kPa

Pembahasan

Diketahui :

Jari-jari pipa besar (r1) = 12 cm

Jari-jari pipa kecil (r2) = 6 cm

Tekanan air pada pipa besar (p1) = 120 kPa=120000 Pa

Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 1 m.s-1

Tinggi pipa besar (h1) = 0 m

Tinggi pipa kecil (h2) = 2 m

Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2

Massa jenis air = 1000 kg.m-3

Ditanya : Tekanan air pada pipa 2 (p2)

Jawab :

Kecepatan air pada pipa 2 dihitung menggunakan Persamaan Kontinuitas :




A1
v1
= A2
v2

(π r1
2)(v1) = (π r2
2)(v2)

(r1
2)(v1) = (r2
2)(v2)

(r1
2)(v1) = (r2
2)(v2)

(122)(1 m/s) = (62)(v2)

144 = 36 v2

v2
= 144 / 36

v2
= 4 m/s

Tekanan air pada pipa 2 dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :




p1+(1/2)ρv1
2+ρgh1= p2+(1/2)ρv2
2+ρgh2

120.000+(0,5)(1000)(12)+(1000)(10)(0)= p2+(0,5)(1000)(42)+(1000)(10)(2)

120.000+500+0 = p2+8000+20.000

120.000+500+0 = p2+8000+20.000

p2=120.000+500-(8000+20.000)=92.500 Pa=92,5 kPa

maka jawabannya adalah

D. 92,5 kPa

14. Soal UN 2009/2010 P70 No.14

Pernyataan di bawah ini yang berkaitan dengan gaya angkat pada pesawat terbang yang benar adalah….

A. Tekanan udara di atas sayap lebih besar pada tekanan udara di bawah sayap.

B. Tekanan udara di bawah sayap tidak berpengaruh terhadap gaya angkat pesawat

C. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara di bawah sayap

D. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebih kecil dari pada kecepatan aliran udara di bawah sayap

E. Kecepatan aliran udara tidak mempengaruhi gaya angkat pesawat

Pembahasan

Rumus tekanan : P = F / A, di mana P = tekanan, F = gaya, A = luas permukaan.

Perlu di ingat, bahwa yang menyebabkan benda bergerak adalah gaya. Bukan tekanan.

Dari rumus dapat diketahui bahwa Tekanan berbanding lurus dengan gaya. Sehingga dapat disimpulkan apabila tekanan udara besar, maka semakin besar pula gaya dorong udara yang menyebabkan pesawat bergerak

Prinsip Bernoulli berbunyi apabila kecepatan udara tinggi maka tekanan rendah dan bila kecepatan udara rendah maka tekanan tinggi.

Agar pesawat dapat terbang atau terangkat maka diperlukan gaya dorong pada bagian bawah sayap harus lebih besar dari bagian atas. Bila gaya dorong bagian bawah sayap besar, maka tekanan udara pada bagian bawah juga lebih besar dari bagian atas. Bila tekanan udara pada bagian bawah sayap lebih besar dari atas, maka kecepatan udara pada bagian bawah rendah pada bagian bawah sayap. Bila bagian atas sayap pesawat dilambangkan dengan A dan bagian atas pesawat dilambangkan B. Maka dapat ditulis persamaan


 vA > vB sehingga PA < PB

Kecepatan aliran udara diatas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara dibawah sayap

15. SOAL UN FISIKA 2011 PAKET 25 nomor 15

Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar …



A. vA > vB sehingga PA > PB

B. vA > vB sehingga PA < PB

C. vA < vB sehingga PA < PB

D. vA < vB sehingga PA > PB

E. vA > vB sehingga PA = PB

Pembahasan

Agar sayap pesawat memiliki gaya angkat ke atas maka gaya dorong udara di bagian bawah sayap lebih besar daripada gaya dorong di bagian atas sayap.

Gaya dorong bagian bawah sayap lebih besar jika tekanan udara bagian bawah sayap lebih besar.

Asas Bernoulli menyatakan bahwa tekanan udara di bagian bawah sayap besar bila kecepatan udara di bagian bawah sayap kecil.

Baca :   Fpb Dari 64 Dan 98 Adalah

Jadi vA > vB sehingga PA < PB

Jawaban yang benar adalah B.

16. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.14

Perhatikan pernyataan berikut!

(1) venturimeter

(2) penyemprot nyamuk

(3) barometer

(4) termometer

Pernyataan yang berkaitan dengan penerapan hukum Bernoulli adalah…

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (1) dan (4)

D. (2) dan (3)

E. (2) dan (4)

Pembahasan

Pernyataan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah (1) venturimeter dan (2) penyemprot nyamuk. (3) barometer prinsip kerjanya berdasarkan tekanan hidrostatis (4) termometer raksa atau alkohol prinsip kerjanya berdasarkan pemuaian.

Jawaban yang benar adalah A.

17. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.14

Perhatikan pernyataan berikut!

(1) pompa hidraulik

(2) karburator

(3) venturimeter

(4) termometer

Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah…

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (1) dan (4)

D. (2) dan (3)

E. (2) dan (4)

Pembahasan

Pernyataan yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Bernoulli adalah (2) karburator dan (3) venturimeter. (1) pompa hidraulik prinsip kerjanya berdasarkan tekanan hidrostatis, hukum Pascal. (4) termometer raksa atau alkohol prinsip kerjanya berdasarkan pemuaian.

Jawaban yang benar adalah D.

18. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.15

Perhatikan gambar berikut!







Posisi pipa besar adalah 5 m di atas tanah dan pipa kecil 1 m di atas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km.jam-1
dengan tekanan 9,1 x 105
Pa, sedangkan tekanan di pipa yang kecil 2.105
Pa, maka kecepatan air pada pipa kecil adalah…. (massa jenis air = 103
kg.m-3)







A. 10 m.s-1







B. 20 m.s-1

C. 30 m.s-1

D. 40 m.s-1

E. 50 m.s-1

Pembahasan

Diketahui :




Tekanan air pada pipa besar (p1) = 9,1 x 105
Pascal = 910.000 Pascal

Tekanan air pada pipa kecil (p2) = 2 x 105
Pascal = 200.000 Pascal

Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 36 km/jam = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s

Tinggi pipa besar (h1) = -4 meter

Tinggi pipa kecil (h2) = 0 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2

Massa jenis air = 1000 kg.m-3


Ditanya :


Kecepatan air pada pipa kecil (v2)

Jawab :




Kecepatan air pada pipa kecil (v2) dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :

p1+(1/2)ρv1
2+ρgh1= p2+(1/2)ρv2
2+ρgh2

910.000+(0,5)(1000)(102)+(1000)(10)(0)= 200.000+(0,5)(1000)(

v2


2

)+(1000)(10)(-4)

910.000+50.000+0 = 200.000+500

v2


2


-40.000

960.000=500

v2


2


+160.000

500

v2


2


=800.000

v2


2

=800.000/500=1600

v2

=40 m/s

Jawaban yang benar adalah D.

19. Soal UN 2001/2002




Pipa berjari-jari 15 cm disambung dengan pipa lain yang berjari-jari 5 cm. Keduanya dalam posisi horizontal. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 1 m s-1
pada tekanan 105
N m-2
, maka tekanan pada pipa yang kecil (massa jenis air 1 gr cm-3
) adalah …

A. 10.000 N m-2

B. 15.000 N m-2

C. 30.000 N m-2

D. 60.000 N m-2

E. 90.000 N m-2




Pembahasan


Diketahui :

Jari-jari pipa besar (r1) = 15 cm = 0,15 m

Jari-jari pipa kecil (r2) = 5 cm = 0,05 m

Tekanan air pada pipa besar (p1) = 105
N m-2
= 100.000 N m-2

Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 1 m s-1

Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2

Massa jenis air = 1 gr cm-3
= 1000 kg m-3

Kedua pipa dalam posisi horisontal sehingga perbedaan ketinggian pipa (Δh) = 0.


Ditanya :


Tekanan pada pipa kecil (p2)


Jawab :

Kecepatan air pada pipa 2 dihitung menggunakan Persamaan Kontinuitas :

A1
v1
= A2
v2

(π r1
2)(v1) = (π r2
2)(v2)

(r1
2)(v1) = (r2
2)(v2)

(0,152)(1 m/s) = (0,052)(v2)

0,0225 = 0,0025 v2

v2
= 0,0225 / 0,0025

v2
= 9 m/s

Tekanan pada pipa kecil (p2) dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :


p1+(1/2)ρv1
2+ρgh1= p2+(1/2)ρv2
2+ρgh2

dikarenakan tinggi pipa sama, sehingga persamaan berubah menjadi:

p1+(1/2)ρv1
2
= p2+(1/2)ρv2
2

100.000+(0,5)(1000)(12)= p2+(0,5)(1000)(92)

100.000+500=p2+40500

p2=100.000+500-40500=60.000 Pa=60.000 N.m-1

Jawaban yang benar adalah D.

Terinsipirasi oleh : gurumuda.net

Suatu Zat Cair Dialirkan Melalui Pipa

Sumber: https://www.masharist.com/2020/10/Kumpulan-contoh-soal-latihan%20fluida%20dinamis-dan-pembahasannya.html