Contoh Soal Essay dan Jawaban Fisika Fluida Dinamis

Hai kawan-kawan, berikut ini akan diberikan contoh Soal Essay dan Jawaban Fisika Fluida Dinamis. Semoga contoh Soal Essay dan Jawaban Fisika Fluida Dinamis ini bermanfaat banyak.

Yang dimaksud Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Sebutkan Ciri-Ciri Fluida Dinamis!

• aliran fluida adalah aliran stsioner yaitu kecepatan dan arah gerak partikel pluida yang melalui suatu titik tertentu selalu tetap
• tak bergantung waktu (tunak), artinya kecepatannya konstan pada titik tertentu, dan membentuk aliran leminer (berlapis)
• fluid dianggap tidak kompetibel
• fluid dianggap bergerak tanpa gesekan, walaupun ada gerakan materi (tidak mempunyai kekentalan)

Soal No. 1). Suatu pipa mengalirkan air dengan debit 0,2 m³/s. Massa air yang keluar dari pipa tersebut selama 5 s adalah ….

Jawaban:

Q0,2V=Vt=V5=1m2
Massa jenis air ρ = 1000 kg/m³, maka masa air yang keluar :

ρ1000m=mV=m1=1.000kg
Soal No. 2). Perhatikan gambar berikut.

Besar kecepatan air yang mengalir pada penampang 1 (v₁) jika besar v₂ = 10 m/s adalah ….

Jawaban:

Dengan menggunakan persamaan kontinuitas :

Q1A1v114πd21v1d21v162v1v1=Q2=A2v2=14πd22v2=d22v2=32⋅10=9036=2,5m/s
Soal No. 3). Sebuah selang dengan luas penampang 2 cm² mengalirkan air dengan kecepatan 4 m/s. Selang tersebut diarahkan vertikal dan ujungnya diperkecil hingga luas penampangnya menjadi 12 kalinya. Tinggi maksimum yang dapat dicapai air adalah ….

Jawaban:

A1v12⋅4v2=A2v2=(12⋅2)v2=8m/s
Tinggi maksimum yang dicapai air :

v2t0220hh=v2o–2gh=82−2⋅10⋅h=64=6420=3,2m
Soal No. 4). Perhatikan gambar berikut.

Gambar tersebut memperlihatkan air yang memancar dari sebuah tangki air yang diletakkan pada suatu ketinggian tertentu. Besar x pada gambar tersebut adalah ….

Jawaban
Diketahui :
h₁ = 80 cm = 0,8 m
h₂ = 18 cm = 0,18 m

v=2gh1−−−−√=2⋅10⋅0,8−−−−−−−−√=16−−√=4m/s
Waktu yang dibutuhkan air untuk jatuh ke tanah :

h21,81,8t2=12gt2=12⋅10⋅t2=5t2=0,36t=0,6s
Besar x pada gambar :

x=vt=4⋅0,6=2,4m
Soal No. 5). Gambar berikut memperlihatkan air yang mengalir melewati pipa venturimeter.

Jika luas A₁ dan A₂ berturut-turut 5 cm² dan 4 cm², kecepatan air pada luasan yang lebih kecil adalah ….

Jawaban:
Menggunakan rumus pipa venturi tanpa manometer

v1=2gh(A21A22−1)−−−−−−−−⎷=2⋅10⋅0,8(5242−1)−−−−−−−−−⎷=16(2516−1)−−−−−−−−√=16916−−−√=434=163m/s
Kecepatan air pada luasan yang lebih kecil :

v1A1165⋅5v2=v2A2=v2⋅4=6,67m/s
Soal No. 6).  Tekanan yang dibutuhkan oleh sebuah pompa yang diletakkan di atas tanah untuk menghantarkan air pada ketinggian 5 m di atas tanah agar dapat keluar dengan kecepatan 2 m/s adalah sebesar ….

Jawaban

P1=ρgh2+12ρv22=1000⋅10⋅5+12⋅1000⋅22=50.000+2.000=5,2×104Pa
Soal No. 7). Perhatikan gambar berikut.

Gambar tersebut menunjukkan penampang melintang sebuah sayap pesawat. Hal yang menyebabkan sayap pesawat terangkat ke atas adalah …

Jawaban:
Agar pesawat terbang dapat terangkat ke atas maka kecepatan aliran udara di atas sayap harus lebih besar daripada kecepatan aliran udara di bawah sayap. Sehingga tekanan udara di bawah sayap lebih besar dari pada tekanan udara di atas sayap.

Soal No. 8). Perhatikan gambar berikut.

Jika luas penampang A adalah dua kali penampang B, maka vBvA sama dengan ….

Jawaban
Menggunakan rumus kontinuitas

AAvAvBvA=A2v2=AAAB=2ABABv2=2
Soal No. 9). Sebuah pipa silinder mempunyai dua macam penampang masing-masing dengan luas 300 mm² dan 200 mm². Pipa tersebut diletakkan secara mendatar, sedangkan air di dalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang kecil. Apabila kecepatan air pada penampang besar 3 m/s, kecepatan air pada penampang kecil adalah ….

Jawaban:
Menggunakan rumus kontinuitas :

A1v1300⋅3v2=A2v2=200⋅v2=4,5m/s