contoh soal dan pembahasan fisika bab fluida dinamis, sub bab debit, kontinuitas dan efisiensi mesin / generator PLTA. berikut fisika sekolah madrasah blog sajikan.
1. pada fluida dinamis seperti terjadi air PDAM yang mengalir melalui pipa sambungan dengan beragam diameter yang berbeda sampai keran. besaran yang tetap pada setiap pipa atau kran adalah...
a. kecepatan
b. tekanan
c. gaya
d. debit
e. energi kinetik
kunci jawaban: D
pembahasan:
dalam bab fluida dinamis terdapat hukum kontinuitas bahwa debit air selalu tetap. artinya debit air yang masuk harus sama dengan debit air yang keluar
2. Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada
gambar disamping. Jika luas penampang A₁= 10 cm², A₂= 4 cm², dan laju zat cair
v₂= 4 m/s, besar v₁ adalah...
A. 0,6 m/s
B. 1 m/s
C. 1,6 m/s
D. 2 m/s
E. 2,4 m/s
sehingga jawaban soal no 2 adalah A
3. Cairan mengalir melalui pipa berdiameter 5 cm pada
kelajuan 4 m/s. Ada penyempitan dengan diameter 2 cm dalam saluran pipa. Kecepatan cairan dalam penyempitan ini
adalah..
A. 0,64 m/s
B. 1.6 m/s
C. 10 m/s
D. 25 m/s
E. 50 m/s
4 . 5² = v . 2²
v = 100/4 = 25 m/s
4. Air mengalir melewati pipa dengan berbagai diameter. Jika air mengalir dengan kelajuan 3 m/s
ketika melewati pipa dengan diameter 1 cm,
kelajuan air ketika melewati pipa dengan diameter 3 cm adalah...
A. 0,11 m/s
B. 0,33 m/s
C. 1 m/s
D. 3 m/s
E. 9 m/s
3 . 1² = v . 3²
v = 3/9 = 0,33 m/s
sehingga jawaban soal no 4 adalah B
5. diperlukan 2 menit
untuk mengisi sebuah tangki gas dengan 40 liter bensin. jika jari jari mulut
pompa adalah 1cm, kelajuan rata rata bensin keluar dari mulut pompa adalah...
a. 0,27 m/s
b. 1,1 m/s
c. 10 m/s
d. 64 m/s
e. 76 m/s
0,33 . 10-3 = v . 3,14 . (10-2)2
v = 1,1 m/s
6. sebuah pipa dengan luas penampang 616 cm2 dipasangi keran berjari jari 3,5 cm di salah satu ujungnya. jika kecepatan zat
cair di pipa adalah 0,5 m/s, dalam waktu 5 menit volume zat cair yang keluar
dari keran adalah...
a. 10,2 m³
b. 9,2 m³
c. 8,29 m³
d. 6,72 m³ .
e. 5,2
m³
V = 308. 10-4. 300 = 9,24 m3
7. sebuah jet air mengalir dari sebuah selang pada 15 m/s
diarahkan ke sebuah dinding. jika massa air dalam aliran fluida adalah 2 kg/s,
gaya yang dikerjakan air pada dinding jika percikan balik diabaikan adalah...
a. 30 N
b. 40 N
c. 65 N
d. 127 N
e. 143 N
kunci jawaban:
pembahasan:
diketahui:
m/t = 2 kg/s
v = 15 m/s
F = m.v /t = 2 . 15 = 30 N
8. sebuah generator 1000 W yang digerakkan dengan kincir air. generator hanya menerima
energi sebesar 80% dari energi air waduk yang berada 10 meter di atas kincir. jika generator dapat berkerja normal, debit
air yg sampai ke kincir adalah...
a. 12,5 L/s
b. 22,0 L/s
c. 27,5 L/s
d. 125 L/s
e. 150 L/s
pembahngkit listrik tenaga air memanfaat konsep perubahan energi potensial (Ep) menjadi energi listrik
catatan: 1 m³ = 1000 liter
sehingga:
Q = 12,5 L/s
9. Sebuah
pipa air memiliki ujung-ujung yang berbeda luas penampangnya. Luas penampang
ujung b setengah kali luas penampanh ujung a. Air masuk melalui ujung a
sebanyak 1 liter/s dengan kelajuan 10 cm/s. Jika di tengah pipa terdapat
kebocoran sebanyak 50 cc tiap sekon, air keluar dari ujung b dengan kelajuan
sebesar...
a. 20 cm/s
b. 19 cm/s
c. 18 cm/s
d. 17 cm/s
e. 16 cm/s
luas penampang pipa a
Q = v .A
1000 = 10 . Aa
Aa = 100 cm²
sehingga
Ab = 50 cm²
rumus kontinuitas
950 = v . 50
v = 19 cm/s
10. suatu jenis fluida dialirkan melalui sebuah pipa panjangnya L mendatar dan luas penampang ujungnya sebesar A. jika ujung yang lain luas penampangnya 1/2 A, maka yang tidak mempengaruhi kontinuitas fluida tersebut adalah....(Soal UTBK 2019 )
A. panjang pipaB. kecepatan fluida
C. luas penampang pipa
D. ketinggian titik yang diamati
E. diameter penampang
jadi, jawaban soal no 10 adalah A
11. Perhatikan gambar disamping.
Suatu fluida dipaksa melalui sebuah pipa yang penampangnya berubah seperti ditunjukkan pada gambar. Tekanan fluida paling kecil berada pada bagian...
Suatu fluida dipaksa melalui sebuah pipa yang penampangnya berubah seperti ditunjukkan pada gambar. Tekanan fluida paling kecil berada pada bagian...
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. Tidak ada
kunci jawaban: Apembahasan:
berdasarkan hukum bernoulli pada pipa berpenampang besar memiliki tekanan yang besar
12. Pipa datar A dengan luas penampang 10 cm² dihubungkan dengan pipa datar B dengan luas penampang 50 cm². Laju air yang mengalir dalam pipa A adalah 6 m/s, sedangkan tekanannya 200 kPa. Laju air dalam pipa B adalah...
a. 0,3 m/s
b. 1,2 m/s
c. 3,0 m/s
d. 4,2 m/s
e. 6,4 m/s
kunci jawaban:
pembahasan:
Mencari kecepatan aliran air di pipa atas dengan rumus kontinuitas
v1 . A1= v2 . A2
6. 10 = v2 . 50
v2 = 1,2 m/s
13. Air mengalir keatas melalui pipa seperti ditunjukan pada gambar dengan laju air (debit) 14,4π L/s. Jika tekanan pada ujung bawah adalah 190 kPa. Tekanan pada ujung atas pipa adalah . . .
A. 150 kPa
B. 160 kPa
C. 170 kPa
D. 180 kPa
E. 100 kPa
Kunci jawaban: A
Pembahasan:
Mencari kecepatan aliran air dipipa bawah dengan rumus debit
Q = v.A
14,4 π . 10-3 = v. π r2
14,4 π . 10-3 = v. π (6.10-2)2
v = 4 m/s
Mencari kecepatan aliran air di pipa atas dengan rumus kontinuitas
v1 . D12 = v2 . D22
4. 122 = v2 . 62
v2 = 16 m/s
mencari tekanan dengan rumus bernoulli
P1 + ρ.g.h1 + ½ ρ.v12 = P2 + ρ.g.h2 + ½ ρ.v22
190000 + 1000.10.0 + ½ .1000.42 = P2 + 1000.10.2 + ½ .1000. 162
190000 + 8000= P2 + 20000 + 128000
P2 = 198000 – 148000
P2 = 150000 Pa
14. Sebuah bak penampung air berada pada ketinggian 2 meter di atas permukaan tanah. Bak tersebut akan diisi air melalui sebuah pipa yang memiliki ujung-ujung dengan luas penampang yang sama. Jika laju aliran air pada ujung masuk 5 m/s dan pada ujung keluar 3 m/s, tentukan besarnya perbedaan tekanan air dalam pipa agar air dapat naik ke atas!
Jawab :
pembahasan:
P1 + ½ ρ v12 + ρ g h1 = P2 + ½ ρv22 + ρ g h2
P1 - P2 = ½ ρv22 - ½ ρ v12 + ρ g h2 - ρ g h1
P1 – P2 = ½ ρ (v22 – v12) + ρ g (h2 – h1)
P1 – P2 =½.1.000.(9 – 25) + 1000.10. 2
P1 – P2 = – 8.000 + 20.000
P1 – P2 = 12.000 Pa
15. Kelajuan air saat mengalir dalam venturimeter pada penampang kecil adalah 6 m/s. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2 dan selisih tinggi permukaan air pada pipa vertikal 20 cm, hitung kelajuan air pada penampang besar!
Jawab :
Pada pipa horizontal karena beda ketinggian sama dengan nol maka rumus bernoulli menjadi:
p1 – p2 = ½ ρ (v22 – v12)
pada pipa vertikal berlaku:
p1 – p2 = ρ g h
Sehingga:
½ ρ (v22 – v12) = ρ g h
½ (62 – v12) = 10 . 0,2
18 – ½ v12 = 2
½ v12 = 16
v1 = 4 √2 m/s
16. Tinggi permukaan air dalam tangki adalah 1 meter. Pada tangki terdapat kebocoran setinggi 20 cm dari dasar tangki. Tentukan kecepatan aliran bocoran dan jarak jatuhnya air!
Jawab :
v = √ (2 g ha)
v = √ 2.10.(1-0,2)
v = √ 16
v = 4 m/s
s = 2 √ (ha . hb)
s = 2 √ (0,2 . 0,8
s = 2 √ 0,16
s = 2 . 0,4 = 0,8 meter
16. sebuah tangki dengan kedalaman air 20 cm dari permukaan, air dalam tangki memancar ke luar melalui pancuran yang membentuk sudut 30° terhadap tanah. Air yang keluar dari pancuran A akan jatuh ke tanah setelah selang waktu.....
a. 0,4 s
b. 0,6 s
c. 0,8 s
d. 0,1 s
e. 0,2 s
kunci jawaban:
pembahasan:
teorema toricelli / tangki bocor menghitung kecepatan:
v = √2gh
v = √2.10.0,2
v = √4
v = 2 m/s
menghitung waktu dengan rumus parabola
2.Vo . sinӨ | |
t = | _____________ |
g |
2.2 . sin30 | |
t = | _____________ |
10 |
4 . 1/2 | |
t = | _____________ |
10 |
t = 0,2 s
17.perhatikan data berikut
(1)venturimeter
(2)pompa hidrolik
(3)gaya angkat sayap pesawat
(4)balon udara dapat mengudara
Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoullli ditunjukan oleh nomer
A. (1)dan(2)
B. (1)dan (3)
C. (3)dan (4)
D. (1) ,(2),dan (3)
E. (2),(3)dan (4)
kunci jawaban: B ( 1 dan 3 )
18.perhatikan alat alat berikut.
(1)gaya angkat pesawat
(2)semprotan obat nyamuk
(3)kapal laut tidak tenggelam di air
(4)pengukuran suhu dengan termometer
Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoulli ditunjukkan oleh nomer
A. (1),(2),(3),dan(4)
B. (1),(2)dan(3)
C. (3)dan(4)
D. (1)dan(2)
E. (4)
kunci jawaban: B
pembahasan:
pengukuran suhu dengan termometer menerapkan prinsip pemuaian zat cair, bukan azas bernoulli.
maka jawaban soal no 18 yang benar adalah 1, 2 dan 3
19.Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal. Jika vA adalah kecepatan aliran udara di atas sayap dan vB adalah kecepatan aliran udara di bawah sayap, serta PA adalah tekanan udara diatas sayap dan PB adalah tekanan udara dibawah sayap 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
kunci jawaban: B
20. Sebuah sayap pesawat udara memerlukan gaya angkat 52000 N/m^2 . Massa jenis udara adalah 1,3 kg/m^3. Jika kelajuan aliran udara sepanjang permukaan bawah sayap adalah 150 m/s, jika luas total pesawat sekitar 20 m^2 berapa seharusnya kelajuan aliran udara sepanjang permukaan atas sayap agar dapat menghasilkan gaya angkat yang diperlukan?
pembahasan:
rumus gaya angkat sayap pesawat terbang:
F = ½ ρ.A (va2 – vb2)
52000 = ½ . 1,3 . 20 . (va2 – 1502)
40000 = va2 – 1502
40000 + 22500 = va2
62500 = va2
va = 250 m/s
21. Pipa horizontal seperti terlihat pada gambar disamping memiliki luas penampang 40 cm^2 pada bagian yang lebih besar dan 10 cm^2 pada bagian yang menyempit. Air mengalir dalam pipa dan keluar dari pipa dengan laju 8,00 x 10^-5 m^3/s). Tentukan:
a. kelajuan aliran pada bagian yang lebar dan bagian yang sempit
b. Perbedaan tekanan antara dua bagian tersebut
c. Perbedaan ketinggian antara dua kolam raksa pada tabung berbentuk U jika massa jenis raksa = 13,6 g/m^3.
COMMENTS