PEMBAHASAN SOAL FLUIDA DINAMIS | 20+ Contoh Soal Debit, Kontinuitas, Bernoulli, Toricelli, sayap pesawat, venturimeter

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…

sehingga jawaban soal no 2 adalah A

4 . 5² = v . 2²

v = 100/4 = 25 m/s

3 . 1² = v . 3²

v = 3/9 = 0,33 m/s

sehingga jawaban soal no 4 adalah B

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…

kunci jawaban:

pembahasan:

diketahui:

m/t = 2 kg/s

v = 15 m/s

F = m.v /t = 2 . 15 = 30 N

pembahngkit listrik tenaga air memanfaat konsep perubahan energi potensial (Ep) menjadi energi listrik

catatan: 1 m³ = 1000 liter

sehingga:

Q =  12,5 L/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 pipa
B. 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…

kunci jawaban: A
pembahasan:
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…

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

Artkel Terkait  15 Sinonim Mengenyami dalam Bahasa Indonesia

B. 160 kPa

C. 170 kPa

D. 180 kPa

E. 100 kPa

Kunci jawaban: A

Mencari kecepatan aliran air dipipa bawah dengan rumus debit

14,4 π . 10^-3 = v. π r²

14,4 π . 10^-3 = v. π (6.10^-2)²

Mencari kecepatan aliran air di pipa atas dengan rumus kontinuitas

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

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!

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

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!

Pada pipa horizontal karena beda ketinggian sama dengan nol maka rumus bernoulli menjadi:

p₁ – p₂ = ½ ρ (v₂² – v₁²)

pada pipa vertikal berlaku:

½ ρ (v₂² – v₁²) = ρ g h

½ (6² – v₁²) = 10 . 0,2

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!

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…..

c. 0,8 s                                                                                                             

kunci jawaban:

pembahasan:

teorema toricelli / tangki bocor menghitung kecepatan:

Artkel Terkait  Pembahasan Fisika UN 2017 No. 26

v = √2gh

v = √2.10.0,2

v = √4

v = 2 m/s

menghitung waktu dengan rumus parabola

	10

	10

        t = 0,2 s

17.perhatikan data berikut

(3)gaya angkat sayap pesawat

(4)balon udara dapat mengudara

Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoullli ditunjukan oleh nomer

kunci jawaban: B ( 1 dan 3 )

18.perhatikan alat alat berikut.

(3)kapal laut tidak tenggelam di air

(4)pengukuran suhu dengan termometer

Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoulli ditunjukkan oleh nomer

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.