JAWABAN SOAL UK BAB 4 FISIKA KELAS XI FLUIDA DINAMIK
Dalam bab ke 4 ini yaitu Fluida Dinamik. Kita akan memeriksa tentang persamaan kontinuitas, hukum Bernoulli, tabung pitot, venturimeter, dan lain-lain. Berikut merupakan jawaban Soal UK BAB 4 Fisika Kelas XI mengenai Fluida Dinamik.
1).
a. 52,5 k Pa
b. 67,5 k Pa
c. 80,0 k Pa
d. 92,5 k Pa
e. 107,lima k Pa
Diketahui:
P1 = 120 k Pa => 120.000 Pa
v1 = 1 m/s
g = 10 m/s²
ρ = 1000 kg/m³
h1 = 0 m
h2 = 2 m
r1 = 12 cm
r2 = 6 cm
Ditanya: P2 (tekanan air pada pipa 2)?
Jawab:
Cari v2 dulu menggunakan persamaan kontinuitas.
A1.V1 = A2.V2
(π.R1²).V1 = (π.R2²). V2 => Coret masing-masing π disetiap persamaan
r1² . V1 = r2² . V2
12² . 1 = 6² . V2
144 = 36 . V2
v2 = 144 / 36
v2 = 4 m/s
Lalu cari P2 dengan persamaan Bernoulli.
P1 + ½ ρ.V1² + ρ.G.H1 = P2 + ½ ρ.V2² + ρ.G.H2
120.000 + ½ . 1000 . 1² + 1000.10.0 = P2 + ½.1000 . 4² + 1000.10.2
120.000 + 500 + 0 = P2 + 500 . 16 + 20000
120.500 = P2 + 8000 + 20000
120.500 = P2 + 28000
P2 = 120.500 - 28.000
P2 = 92.500 Pa
P2 = 92,5 k Pa (Jawaban: D)
2). Dari gambar berikut P1 dan V1 merupakan tekanan serta kecepatan udara di atas sayap, P2 serta V2 adalah tekanan serta kecepatan udara pada bawah sayap. Pesawat akan tanggal landas.
Agar sayap pesawat dapat mengangka pesawat, maka syaratnya...
a. P1 = P2 serta V1 = V2
b. P1 < P2 serta V1 > V2
c. P1 ≥ P2 dan V1 < V2
d. P1 > P2 dan V1 > V2
e. P1 > P2 serta V1 < V2
Jawab:
Menurut persamaan Bernoulli, pada daerah bawah sayap yg memiliki kecepatan lebih rendah, tekanannya lebih akbar sebagai akibatnya gaya angkat pesawat akbar. Berarti,
P1 < P2 serta V1 > V2 (B)
3). Kecepatan air dalam pipa berdiameter 6 centimeter merupakan 4 m/s. Maka kecepatan air pada pipa yg bekerjasama diameter 4 centimeter merupakan...
a. 4 m/s
b. 6 m/s
c. 8 m/s
d. 9 m/s
e. 10 m/s
Diketahui:
d1 = 6 centimeter (diameter pipa 1)
v1 = 4 m/s (kecepatan air di pipa 1)
d2 = 4 centimeter (diameter pipa dua)
Ditanya: v2 (kecepatan air di pipa 2) ?
Jawab:
Memakai persamaan kontinuitas buat mengetahui laju genre atau kecepatan air.
A1.V1 = A2.V2
1/4.π.D1² . V1 = seperempat.π.D2² . V2 (Coret 1/4 dan π masing-masing persamaan)
d1² . V1 = d2² . V2
6² . 4 = 4² . V2
36 . 4 = 16 . V2
v2 = 144/16
v2 = 9 m/s (D)
4). Perhatikan gambar berikut.
Jika VA, VB, VC merupakan kecepatan mengalir zat cair di dalam pipa yang berpenampang AA, AB, AC, maka hubungan kecepatan zat cair dalam ketiga penampang pipa tadi dapat dinyatakan...
a. VA = VB = VC
b. VA > VB > VC
c. VA ≤ VB ≥ VC
d. VA > VB > VC
e. VA < VB < VC
Jawab:
Jika semakin mini luas penampang suatu pipa, maka kecepatan genre yg mengalir di dalam pipa semakin cepat. Maka interaksi kecepatan zat cair dalam ketiga penampang pipa tersebut bisa dinyatakan dengan: VA < VB < VC (Jawaban: E)
5). Pipa silindrik yg lurus mempunyai dua macam penampang, masing-masing dengan luas 200 mm² dan 100 mm². Pipa tadi diletakkan secara horizontal, sedangkan air pada dalamnya mengalir dari arah penampang besar ke penampang mini . Jika kecepatan arus penampang akbar merupakan dua m/s, maka kecepatan arus di penampang mini ...
a. 1/2 m/s
b. 1 m/s
c. Dua m/s
d. 4 m/s
e. 8 m/s
Diketahui:
A1 = 200 mm² => 200 x 10-6m²
A2 = 100 mm² => 100 x 10-6m²
v1 = dua m/s
Ditanya: v2 (kecepatan arus pada penampang kecil)?
Jawab:
Memakai persamaan kontinuitas.
A1.V1 = A2.V2
200 x 10-6 . Dua = 100 x 10-6 . V2 (Coret masing masing 10-6 setiap persamaan)
200 . Dua = 100. V2
400 = 100 . V2
v2 = 400/100
v2 = 4 m/s (Jawaban: D)
6). Suatu fluida ideal mengalir melalui pipa AB misalnya gambar tadi. Jika luas penampang A 2 kali penampang B serta kecepatan genre di A merupakan v, maka kecepatan aliran fluida di B adalah...
a. 1 v
b. 2 v
c. 3 v
d. 4 v
e. Lima v
Diketahui:
Luas penampang (A) pada A = 2 kali penampang B (2B)
Kecepatan genre di A = v
Ditanya: Kecepatan aliran di B?
Jawab:
Luas penampang di A sama menggunakan 2 kali luas penampang B. Berarti perbandingan luas penampang A dan B adalah dua:1.
Memakai persamaan kontinuitas.
A1.V1 = A2.V2
2 . V = 1 . V2
v2 = 2v /1
v2 = 2v (Jawaban: B)
7). Dari sebuah tangki air terbuka berisi air berdasarkan kran berada dalam ketinggian air misalnya pada gambar (g = 10 m/s²). Kecepatan air keluar apabila kran dibuka adalah.... (h1 = 7m, serta h2 = 2m)
a. 6,tiga m/s
b. 10,0 m/s
c. 11,8 m/s
d. 12,0 m/s
e. 15,5 m/s
Diketahui:
h1 = 7 m
h2 = 2 m
g = 10 m/s²
Ditanya: Kecepatan air yg keluar (v)?
Jawab:
v = √dua g (h1-h2)
v = √2. 10 (7-2)
v = √ 20. 5
v = √100
v = 10 m/s (Jawaban: B)
8). Luas penampang pipa air = 0,lima cm². Apabila kecepatan genre air = 1 m/s, volume air yang keluar selama 5 mnt adalah...
a. 0,015 m³
b. 0,15 m³
c. 1,lima m³
d. 15 m³
e. 150 m³
Diketahui:
A = 0,lima cm²
v = 1 m/s => 100 centimeter/s
Ditanya: volume air yang keluar selama 5 mnt?
Jawab:
Mencari Q (debit aliran) terlebih dahulu.
Q = A. V
Q = 0,5 . 100
Q = 50 cm³/s
Lalu cari volume air yg keluar selama 5 mnt.
v = Q . T
v = 50 . (5 x 60s)
v = 50 . 300
v = 15.000 cm³
v = 15 liter
v = 0,015 m³ (Jawaban: A)
9). Pipa masing-masing ujungnya berjari-jari dua centimeter dan 4 centimeter. Apabila kecepatan air dalam penampang kecil 2,0 m/s, kecepatan air dalam penampang besar merupakan...
a. 0,lima m/s
b. 1,0 m/s
c. 2,0 m/s
d. 4,0 m/s
e. 8,0 m/s
Diketahui:
r1 = dua cm
r2 = 4 cm
v1 = dua m/s
Ditanya: v2 (kecepatan air dalam penampang besar )?
Jawab:
Memakai persamaan kontinuitas.
A1.V1 = A2.V2
(π.R1²).V1 = (π.R2²). V2 => Coret masing-masing π disetiap persamaan
r1² . V1 = r2² . V2
2² . Dua = 4² . V2
4 . 2 = 16 . V2
8 = 16 . V2
v2 = 8 / 16
v2 = 0,5 m/s (Jawaban: A)
10). Air mengalir ke pada bak dengan debit 10-4 m/s³. Akan tetapi, bak tadi bocor pada bagian bawah melalui lubang yang luasnya 1 cm². Ketinggian maksimum air dalam bak adalah...
a. 5 cm
b. 4 cm
c. 3 cm
d. 2 cm
e. 1/dua cm
Diketahui:
Q = 10-4 m/s³
A = 1 cm² => 1 x 10-4 m²
Ditanya: ketinggian maksimum air dalam bak (h) ?
Jawab:
Cari kecepatan keluarnya air dari lubang.
Q = A . V
v = Q / A
v = 10-4 /1 x 10-4
v = 1 m/s
Lalu cari ketinggiannya.
v = √2.G.H
1 = √2.10.H
1 = √20.H (kuadratkan masing-masing persamaan supaya akar dihilangkan)
1² = 20.H
h = 1/20
h = 0,05 m
h = 5 centimeter (Jawaban: A)
11). Pada bagian bawah sebuah tangki air terdapat lubang sebagai akibatnya air memencar keluar menciptakan sudut 60° seperti terlihat pada gambar.
Jika jarak pancar air x = 80√3 cm, untuk g = 10 m/s², tinggi air (h) dalam tangki adalah...
a. 20 cm
b. 40 cm
c. 60 cm
d. 80 cm
e. 100 cm
Diketahui:
x = 80√3 cm = 0,8√3 m
θ = 60°
g = 10 m/s²
Ditanya: tinggi air dalam tangki (h) ?
Jawab:
Rumus jarak pancar horizontal:
x = v² . Sin 2θ/g
0,8√tiga = v² . Sin 120°/10
0,8√3 = v² . ½√tiga / 10 (nomor 10 yang diruas kanan dipindah ke ruas kiri)
0,8√3 . 10 = v² . ½√3
8√tiga = v² . ½√3
v² = 8√3 / ½√3
v² = 16
Rumus kecepatan pancaran:
v = √2.G.H
v² = dua.G.H
16 = dua.10.H
16 = 20.H
h = 16/20
h = 0,8 m
h = 80 cm (Jawaban: D)
1. Tekanan udara di depan sayap lebih besar daripada di belakang sayap.
2. Kecepatan udara pada atas sayap lebih akbar daripada pada bawah sayap.
3. Kecepatan udara di belakang sayap lebih besar daripada di depan sayap.
4. Tekanan udara di atas sayap lebih kecil daripada di bawah sayap.
Pernyataan yg benar merupakan...
a. 1 serta 2
b. 1 dan 3
c. 1, tiga, serta 4
d. 2, 3, dan 4
e. 2 serta 4
Jawab:
Menurut persamaan Bernoulli, dalam wilayah bawah sayap yg mempunyai kecepatan lebih rendah, tekanan lebih besar sebagai akibatnya gaya angkat pesawat akbar. Berarti pernyataan yg tepat sinkron persamaan tersebut adalah 2 dan 4 (Jawaban: E)
13). Anggap udara mengalir horizontal melalui sebuah sayap pesawat terbang. Kecepatan aliran udara pada bagian atas sayap merupakan 40 m/s, sedangkan pada bagian bawah merupakan 30 m/s. Apabila luas total kedua sayap adalah 10 m² dan diketahui massa jenis udara luar 1,dua kg/m³, besar gaya angkat pada sayap pesawat merupakan...
a. Dua.100 N
b. 3.150 N
c. 4.200 N
d. Lima.000 N
e. 6.250 N
Diketahui:
Vatas = 40 m/s
Vbawah = 30 m/s
A = 10 m²
ρ = 1,2 kg/m³
Ditanya: Besar gaya angkat (F angkat)?
Jawab:
F angkat = ½ .ρ . (Vatas² - Vbawah²) . A
F angkat = ½ . 1,2 (40² - 30²) . 10
F angkat = ½ . 1,dua . 700 . 10
F angkat = 4200 N (Jawaban: C)
14). Air mengalir dalam venturimeter seperti tampak dalam gambar tadi. Apabila kecepatan genre air pada penampang I sebesar 2 m/s dan g = 10 m/s², besar kecepatan aliran air pada penampang II merupakan...
a. Dua m/s
b. √5 m/s
c. √6 m/s
d. 3 m/s
e. 5 m/s
Diketahui:
v1 = dua m/s
g = 10 m/s²
h = 10 cm = 0,1 m
Ditanya: kecepatan genre dalam penampang II (v2)?
Jawab:
½ . ρ (v2² - v1²) = ρ . G . H (Coret masing-masing ρ dari setiap persamaan)
½ (v2² - v1²) = g . H (nomor 1/dua dipindah ke ruas kanan)
v2² - v1² = g . H . 2
v2² - 2² = 10 . 0,1 . 2
v2² -4 = 2
v2² = 6
v2 = √6 m/s (Jawaban: C)
15). Air terjun setinggi 10 m digunakan buat Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) berdaya listrik 1.000 W. Jika efisiensi generator 80% serta g = 10 m/s², debit air yang sampai ke kincir adalah...
a. 12,5 L/s
b. 251 L/s
c. 27,5 L/s
d. 125 L/s
e. 250 L/s
Diketahui:
h = 10 m
P = 1000 Watt
η = 80% = 80/100 = 0,8
g = 10 m/s²
ρ = 1000 kg/m³
Ditanya: Q (debit air)?
Jawab:
P = η . Q . ρ . G . H
1000 = 0,8 . Q . 1000. 10. 10
1000 = 80.000 Q
Q = 1000/80.000
Q = 0,0125 m³/s
Karena 1m³ = 1000 liter
Q = 0,0125 x 1000 liter
Q = 12,5 L/s (Jawaban: A)