√ Rangkuman Fluida Dinamis, Pola Soal Pembahasan

Rangkuman Materi Fluida Dinamis

style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="5411244982"
data-ad-format="link"
data-full-width-responsive="true">

FLUIDA DINAMIS

Fluida dinamis yaitu fluida yang bergerak. Ciri-ciri umum dari fluida dinamik diantaranya:

1. Fluida dianggap tidak kompresibel.


2. Fluida dianggap bergerak tanpa ukiran walaupun ada gerakan bahan (tidak mempunyai kekentalan).


3. Aliran fluida yaitu ajaran stasioner, yaitu kecepatan dan arah gerak partikel fluida yang melalui suatu titik tertentu selalu tetap.
   
   


4. Tak bergantung waktu (tunak), artinya kecepatannya konstan pada titik tertentu dan membentuk ajaran laminer (berlapis)

DEBIT

Yaitu Volume fluida tiap satuan waktu yang mengalir dalam pipa. Dirumuskan sebagai berikut



Keterangan :

Q : debit (m³/s)

V : volume fluida (m³)

T : waktu (s)

A : luas (m²)

V : kecepatan (m/s)

PERSAMAAN KONTINUITAS

Persamaan kontinuitas berbunyi “pada fluida yang tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan ajaran fluida dalam suatu wadah dengan luas penampang wadah selalu konstan”.



Jika suatu wadah mempunyai penampang yang berbeda maka berdasarkan persamaan kontinuitas berlaku

Q₁ = Q₂

A₁.v₁ = A₂. v₂

Keterangan :

Q₁ = debit saat masuk (m³/s)

Q₂ = debit saat keluar (m³/s)

A₁ = luas penampang 1 (m²)

A₂ = luas penampang 2 (m²)

v₁ = kecepatan fluida saat masuk (m/s)

v₂ = kecepatan fluida saat keluar (m/s)

Persamaan Bernoulli

Menurut persamaan ini, besaran p + ρgh + ½ ρv₁² mempunyai nilai yang sama pada setiap titikdalam ajaran fluida, sesuai dengan gambar berikut:

Bila dituliskan dalam suatu persamaan yaitu sebagai berikut :

p₁ + ρgh₁ + ½ ρv₁² = p₂ + ρgh₂ + ½ ρv₂²

Keterangan :

p₁, p₂ = tekanan di titik 1 dan 2 (N/m²)

v₁, v₂ = kecepatan ajaran di titik 1 dan 2 (m/s)

h₁, h₂ = ketinggian di titik 1 dan 2 (m)

ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

Penggunaan Persamaan BERNOULLI

Gaya angkat pesawat

Pesawat terbang sanggup terangkat ke udara alasannya yaitu kecepatan udara pada sayap bab atas lebih besar dibandingkan dengan kecepatan udara pada sayap bab bawah. Akibatnya tekanan bab atas lebih kecil dibandingkan tekanan bab bawah. Ditunjukan melaui gambar berikut



F₁ – F₂ = ½ ρA (v₂²-v₁²)

Keterangan

F₁ – F₂ = gaya angkat pesawat terbang (N)

P₁ = tekanan pada sayap bab bawah (N/m²)

P₂ = tekanan pada sayap bab atas (N/m²)

A = luas penampang sayap (m²)

v₁ = kecepatan udara sayap bab atas (m/s)

v₂ = kecepatan udara sayap bab bawah (m/s)

ρ = massa jenis (kg/m)

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

Venturimeter tanpa manometer

kelajuan pada luas penampang A₁ yaitu



keterangan :

v₁ = kelajuan fluida pada penampang 1

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)

A₁ = luas penampang 1

A₂ = luas penampang 2

Venturimeter dengan manometer

Kelajuan pada luas penampang A₁ sebagai berikut



Keterangan :

v₁ = kelajuan fluida pada penampang 1

g = percepatan gravitasi (m/s2)S

h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)

A₁ = luas penampang 1 (m2)

A₂ = luas penampang 2 (m2)

Pr = massa jenis raksa (kg/m3)

Pu = massa jenis udara (kg/ms3)

v₂ = kecepatan udara sayap bab bawah (m/s)

P = massa jenis (kg/m3)

Tangki berlubang

Keterangan :

v = kecepatan semburan (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = tinggi lubang dari permukaan air (m)

waktu yang dibutuhkan semburan air mencapai tanah



keterangan :

t = waktu yang dibutuhkan air mencapai tanah (s)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h₂ = ketinggian lubang diukur dari permukaan tanah (m)

jarak jangkauan air (x)



keterangan :

h = tinggi lubang dari permukaan air (m)

h₂ = ketinggian lubang diukur dari permukaan tanah (m)

DOWNLOAD RANGKUMAN & CONTOH SOAL FLUIDA DINAMIS DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

Contoh Soal Dan Pembahasan

Soal No.1 (UN 2012)

suatu zat cair dialirkan melalui pipa menyerupai tampak pada gambar berikut.



Jika luas penampang A₁ = 8 cm² , A₂ = 2cm², dan laju zat cair v₂ = 2m/s, maka besar v₁ adalah….

1. 0,5 m/s


2. 1,0 m/s


3. 1,5 m/s


4. 2,0 m/s


5. 2,5 m/s

PEMBAHASAN :

Untuk menghitung besarnya v₁ kita akan memakai persamaan kontinuitas

Q₁ = Q₂

A₁.v₁ = A₂. v₂

8. v₁= 2. 2



Jawaban : A

Soal No.2 (UMPTN 1995)

Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1: 2. Jika kecepatan air yang mengalir pada bab pipa yang besar sebesar 40 m/s, maka besarnya kecepatan air pada bab pipa yang kecil sebesar…. m/s

1. 20


2. 40


3. 80


4. 120


5. 160

PEMBAHASAN :

Diketahui diameter pipa kecil : diameter pipa besar = 1 : 2

v₂ = 40 m/s

Untuk menghitung besarnya v₁ kita akan memakai persamaan kontinuitas

Q₁ = Q₂

A₁.v₁ = A₂. v₂

Luas penampang dihitung dari luas bundar dimana A = 1/4.πd², sehingga:

1/4.πd₁². v₁=1/4.πd₂². v₂

(1)².v₁= (2)². 40 m/s



Jawaban : E

Soal No.3 (UN 2002)

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

1. 10.000 N m^-2


2. 15.000 N m^-2


3. 30.000 N m^-2


4. 60.000 N m^-2


5. 90.000 N m^-2

PEMBAHASAN :

Untuk menghitung besarnya kecepatan pada pipa kecil (v₂) kita akan memakai persamaan kontinuitas

Q₁ = Q₂

A₁.v₁ = A₂. v₂

Karena bundar untuk memilih luas penampang, memakai rumus A = πr²

πr₁². v₁= πr₂². v₂

(15)².1 = (5)². v₂



Untuk menghitung tekanan di pipa kecil (P₂) kita akan memakai Persamaan Bernoulli:

p₁ + ρgh₁ + ½ ρv₁² = p₂ + ρgh₂ + ½ ρv₂²

Karena posisi keduanya horizontal maka nilai h₁ dan h₂ = 0, maka

P₁ + ½ ρv₁² = P₂ + ½ ρv₂²

P₂ = P₁+ ½ ρ(v₁²-v₂²)

P₂ = 10⁵ + 1/2. 10³. (1²– 9²)

P₂ = 100.000 – 40.000

P₂ = 60.000 N.m^-2

Jawaban : D

Soal No.4 (SIMAK UI 2011)

Fluida ideal mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang A m², kemudian fluida mengalir melalui dua pipa yang luas penampangnya lebih kecil menyerupai gambar.



Kecepatan fluida pada pipa yang luas penampangnya 0,75 A m² adalah….

1. 0,5 m/detik


2. 2/3 m/detik


3. 1,5 m/detik


4. 2 m/detik


5. 2,5 m/detik

PEMBAHASAN :

Untuk menuntaskan soal ini kita memakai persamaan kontinuitas

Q₁ = Q₂ + Q₃

A₁.v₁ = A₂. v₂ + A₃. v₃

A. 2 = 0,5 A. 3 + 0,75 A. v₃

v₃ = 2/3 m/s

Jawaban : B

Soal No.5 (UN 2011)

Sayap pesawat terbang dirancang biar mempunyai gaya angkat ke atas maksimal, menyerupai gambar kalau v yaitu kecepatan ajaran udara dan P yaitu tekanan udara maka sesuai dengan azas bernoulli rancangan tersebut dibentuk agar…..

1. V_A > V_B sehingga PA > P_B


2. V_A > V_B sehingga PA < P_B


3. V_A < V_B sehingga PA < P_B


4. V_A < V_B sehingga PA > P_B


5. V_A > V_B sehingga PA = P_B

PEMBAHASAN :

Menurut Persamaan Bernoulli kalau kecepatan fluida makin besar maka tekanannya makin kecil. Menurut gambar biar sayap pesawat terangkat maka perlu P_B > P_A maka v_A > v_B

Jawaban : B

Soal No.6 (UN 2007)

Sebuah tabung berisi penuh zat cair (ideal). Pada dindingnya sejauh 20 cm dari permukaan atas terdapat lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung) sehingga zat cair memancar (terlihat menyerupai pada gambar)

Besar kecepatan pancaran air tersebut dari lubang kecil….

1. 1,0 M/S


2. 2,0 M/S


3. 3,0 M/S


4. 5,0 M/S


5. 5,5 M/S

PEMBAHASAN :

Diketahui h = 20 cm = 0,2 m

Untuk memilih kecepatan pancaran air kita memakai rumus:





Jawaban : B

Soal No.7 (UMPTN 1992)

Air terjun setinggi 8 m dengan debit 10 m³/s dimanfaatkan untuk memutar generator listrik mikro. Jika 10% energi air menjelma energi listrik dan g = 10 m/s² daya keluaran generator listrik adalah….

1. 70 Kw


2. 75 Kw


3. 80 kw


4. 90 Kw


5. 95 Kw

PEMBAHASAN :

Diketahui η = 10%, g = 10 m/s², ρ_air = 1000 g/L, Q = 10 m³/s, h = 8 m

Menghitung daya dari penderasan memakai rumus:

P = ηρQgh

P = 10%.1000.10.10.8

P = 80.000 W = 80kW

Jawaban : C

Soal No.8 (UN 1990)

Air mengalir melalui pipa yang bentuknya menyerupai pada gambar.



Bila diketahui luas penampang di A dua kali penampang di B maka vA/vA sama dengan…..

1. 


2. 


3. 1


4. 2


5. 4

PEMBAHASAN :

Untuk menuntaskan soal ini kita memakai persamaan kontinuitas

Q_A = Q_B

A_A.v_A = A_B. v_B





Jawaban : B

Soal No.9 (UN 2008)

Gambar berikut ini mengatakan insiden kebocoran pada tangki air.



Kecepatan (v) air yang keluar dari lubang adalah….

1. 


2. 


3. 


4. 


5. 

PEMBAHASAN :

menghitung terlebih dahulu waktu yang dibutuhkan air hingga tanah





diketahui x = 1 m, untuk menghitung v dipakai rumusan:



Jawaban : B

style="display:block; text-align:center;"
data-ad-layout="in-article"
data-ad-format="fluid"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="8126346735">

Soal No.10 (UN 2013)

Sebuah kolam penampung berisi air setinggi 1 meter (g = 10 m/s²) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar).



Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah….

1. 1 m/s


2. 2 m/s


3. 4 m/s


4. 8 m/s


5. 10 m/s

PEMBAHASAN :

Diketahui h = 1 m – 0,2 m = 0,8 m

untuk menghitung kelajuan air yang keluar memakai rumus:



Jawaban : C

DOWNLOAD RANGKUMAN & CONTOH SOAL FLUIDA DINAMIS DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-7930840207405626"
data-ad-slot="5411244982"
data-ad-format="link"
data-full-width-responsive="true">

Sumber aciknadzirah.blogspot.com

Share this post