5 Contoh Soal Lengkap Pembahasan Fluida Statis dan Dinamis
Hai kawan-kawan, admin akan memberikan 5 Contoh Soal Lengkap jawaban dan Pembahasan Fluida Statis dan Dinamis. Semoga saja 5 Contoh Soal Lengkap Pembahasan Fluida Statis dan Dinamis ini bermanfaat banyak.
Pengertian Fluida adalah zat yang bisa mengalir dan berubah bentuk (bisa ditekan) jika diberi tekanan. Zat yang termasuk dalam cairan adalah cairan dan gas, di mana perbedaan di antara mereka terletak pada kompresibilitas atau kekompakannya.
Dilihat dari keadaan fisiknya, fluida terdiri dari fluida statis atau hidrostatik, yang merupakan studi fluida atau fluida tak bergerak; dan fluida dinamis atau hidrodinamika, yang mempelajari fluida atau fluida bergerak.
Fluida adalah salah satu aspek penting dalam kehidupan kita sehari-hari. Setiap hari kita menghirupnya, meminumnya dan bahkan melayang atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari sebuah pesawat terbang melewatinya, kapal mengapung di atasnya; demikian juga kapal selam dapat mengapung atau mengapung di dalamnya. Air yang kita minum dan udara yang kita hirup juga bersirkulasi dalam tubuh kita setiap saat, kadang-kadang kita tidak menyadarinya. Jika Anda ingin menikmati betapa indahnya konsep mekanika fulida bekerja, pergilah ke pantai.
Fluida statis termasuk tekanan hidrostatik dan fluida dinamis termasuk bejana berlubang dan prinsip bernoulli. Di bawah ini adalah pertanyaan yang dilengkapi dengan jawaban untuk masalah ini.
Soal No. 1). Perhatikan gambar di bawah ini
Sebuah pipa U berisi air dan minyak dalam keadaan stabil seperti gambar diatas. Jika massa jenis air 1 g/cm3 tinggi minyak 9 cm dan tinggi air 7 cm. Massa jenis minyak adalah?
Jawaban. Diketahui:
Rho air = 1 g/cm3
h air = 7 cm
h minyak = 9 cm
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Rho minyak = …?
Penyelesaian
Tekanan hidrostatis memiliki nilai yang sama pada kedalaman yang sama.
P air = P minyak
(Rho air) x (g) x (h air) = (Rho minyak) x (g) x (h minyak)
(Rho air) x (h air) = (Rho minyak) x (h minyak)
(1 g/cm3)(7 cm) = (Rho minyak)(9 cm)
Rho minyak = 7/9
Rho minyak = 0,78 g/cm3
Jadi Rho minyak adalah 0,78 g/cm3.
Soal No. 2). Sebuah pipa berbentuk seperti gambar dibawah ini:
Jika luas penampang besar 10 cm2 dan luas penampang kecil 5 cm2. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar 2 m/s dengan tekanan 40 kPa, tekanan pada pipa kecil sebesar?
Jawaban:
Diketahui:
A1 = 10 cm2
A2 = 5 cm2
v1 = 2 m/s
P1 = 40 kPa = 40.000 Pa
Rho air = 1000 kg/m3
g = 10 m/s2
h1 = 0 cm
h2 = 60 cm = 0,6 m
Ditanyakan: P2 = …?
Penyelesaian
Kecepatan aliran air pada pipa kecil (v2) dapat dicari menggunakan asas kontinuitas.
A1v1 = A2v2
(10)(2) = (5)(v2)
20 = 5v2
v2 = 4 m/s
Persamaan Bernoulli pada fluida dinamis adalah:
40.000 + (1.000)(10)(0) + 1/2(1.000)(2)^2 = P2 + (1.000)(10(0,6) + 1/2(1.000)(4)^2
40.000 + 0 + 2000 = P2 + 6.000 + 8.000
42.000 = P2 + 14.000
P2 = 28.000 Pa.
Jadi tekanan pada pipa kecil adalah 28.000 Pa atau 28 kPa.
Soal No. 3). Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!
Jawaban:
Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v2
v2 = 37,5 m/s
Soal No. 4). Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!
Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
Jawaban:
Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon
Soal No. 5). Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut!
Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!
Jawaban:
Pembahasan
Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung / gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.