Contoh soal fluida dinamis dan pembahasannya.
foto: pixabay.com
BACA JUGA :
25 Contoh soal biologi dan jawabannya, mudah dimengerti
1. Minyak mengalir melalui pipa berdiameter 8 cm dengan kecepatan 5 m/s. Kecepatan alir minyak adalah...m3/s.
Diketahui:
A = r2 = (0,04 m)2 = 0,0016 m2
BACA JUGA :
Resonansi adalah getaran suara, ini jenis, keuntungan, & kelebihannya
v = 4 m/s
Cara menghitung kecepatan alir minyak (debit minyak) sebagai berikut.
Q = A . v
Q = 0,0016 m2 . 4 m/s = 0,0064 m3/s
Q = 6,4 . 10-3 m3/s.
2. Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 ms-2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran. Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah...
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
Vt2=2gh
Vt2=(2)(10)(0,8)=16
Vt=16=4 m/s.
3. Pipa besar luas penampangnya 5 cm2 ujungnya mempunyai kran luasnya 0,5 cm2. Kecepatan zat cair yang mengalir pada pipa yang besar 4 m/s. Dalam waktu 10 menit zat cair yang keluar dari kran adalah...
Pembahasan:
Hitung kecepatan air pada kran (v2) dengan menggunakan rumus persamaan kontinuitas.
A1 . v1 = A2 . v2
5 cm2 . 4 m/s = 0,5 cm2 . v2
20 cm2 m/s = 0,5 cm2 . v2
v2 = 20/0,5 m/s = 40 m/s
Cara menghitung volume air yang keluar dari kran menggunakan rumus debit.
V/t = A . v
V = A . v . t
V = 0,5 x 10-4 m2 . 40 m/s . 600 s = 1,2 m3.
4. Minyak mengalir melalui pipa berdiameter 8 cm dengan kecepatan 4 m/s. Kecepatan alir minyak adalah...m3/s.
Pembahasan:
Diketahui:
A = r2 = (0,04 m)2 = 0,0016 m2
v = 4 m/s
Cara menghitung kecepatan alir minyak (debit minyak) sebagai berikut.
Q = A . v
Q = 0,0016 m2 . 4 m/s = 0,0064 m3/s
Q = 6,4 . 10-3 m3/s.
5. Suatu pipa mengalirkan air dengan debit 0,5 m3/s. Massa air yang keluar dari pipa tersebut selama 10 detik adalah...
Pembahasan :
Diketahui:
Q = V / t
0,5 = V / 10
V = 5 m2
Massa air yang keluar selama 10 detik ?
p = m / V
5.000 = m / 5
m = 1000 kg
Jadi massa air yang keluar selama 10 detik adalah 1.000 kg.
6. 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...
Pembahasan:
DIketahui:
d1 = 12 cm
r1 = 12/2 = 6 cm
d2 = 8 cm
r2 = 8/2 = 4 cm
v1 = 10 cm/s
v2 = ...?
Jawab:
Luas penampang 1 (A1) = r2 = 62 = 36 cm2
Luas penampang 2 (A2) = r2 = 42 = 16 cm2
Persamaan kontinuitas fluida :
A1 v1 = A2 v2
(36)(10) = (16) v2
(36)(10) = (16) v2
360 = (16) v2
v2 = 360/16
v2 = 22,5 cm/s.
7. Air mengalir dalam pipa dari penampang besar menuju ke penampang kecil dengan cepat aliran 10 cm/s. Jika luas penampang besar 200 cm2 dan luas penampang kecil 25 cm2, maka air keluar dari penampang kecil dengan kecepatan...
Pembahasan:
Diketahui:
A1 = 200 cm2
A2 = 125 cm2
V1 = 10 cm/s
Untuk mencari V2 dengan menggunakan rumus persamaan kontinuitas.
A1.V1 = A2.V2
200 cm2.10cm/s = 25 cm2.V2
2000 cm3/s = 25cm2.V2
V2 = 2000/25cm/s
V2 = 80 cm/s.
8. Debit air yang keluar dari pipa yang luas penampangnya 4 cm2 sebesar 100 cm3/s. Kecepatan air yang keluar dari pipa tersebut...
Pembahasan:
Q = A . v
v = Q/A
v = 100 cm3/s/4 cm2 = 25 cm/s = 0,25 m/s.
9. 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...
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