Perhatikan gambar tangki bocor dibawah ini tentukan a kecepatan air keluar pancuran

Perhatikan gambar tangki bocor dibawah ini tentukan a kecepatan air keluar pancuran

Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan tentang Fluida Dinamis, Materi Fisika kelas 2 SMA. Mencakup debit, persamaan kontinuitas, Hukum Bernoulli dan Toricelli dan gaya angkat pada sayap pesawat.



Rumus Minimal


Debit

Q = V/t

Q = Av

Keterangan
:
Q = debit (m3/s)
V = volume (m3) t = waktu (s)

A = luas penampang (m2)

v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm3 = 10−3 m3


Persamaan Kontinuitas

Q1 = Q2

A1v1 = A2v2


Persamaan Bernoulli

P + 1/2 ρv2 + ρgh = Konstant
P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

Keterangan
:

P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2)
ρ = massa jenis fluida; cairan ataupun gas (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)


Tangki Bocor Mendatar

v = √(2gh) X = 2√(hH) t = √(2H/g)

Keterangan
:

v = kecepatan keluar cairan dari lubang X = jarak mendatar jatuhnya cairan h = jarak permukaan cairan ke lubang bocor H = jarak tempat jatuh cairan (tanah) ke lubang bocor t = waktu yang diperlukan cairan menyentuh tanah



Soal No. 1

Ahmad mengisi ember yang memiliki kapasitas 20 liter dengan air dari sebuah kran seperti gambar berikut!

Jika luas penampang kran dengan diameter D2 adalah 2 cm2 dan kecepatan aliran air di kran adalah 10 m/s tentukan:

a) Debit air b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember



Pembahasan

Data
:
A2 = 2 cm2 = 2 x 10−4 m2
v2 = 10 m/s a) Debit air

Q = A2v2 = (2 x 10−4)(10)

Q = 2 x 10−3 m3/s b) Waktu yang diperlukan untuk mengisi ember

Data
:

V = 20 liter = 20 x 10−3 m3
Q = 2 x 10−3 m3/s t = V / Q

t = ( 20 x 10−3 m3)/(2 x 10−3 m3/s )

t = 10 sekon



Soal No. 2

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!



Pembahasan

Persamaan kontinuitas

A1v1 = A2v2

(5)(15) = (2) v2

v2 = 37,5 m/s



Soal No. 3

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



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. 4

Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti diperlihatkan gambar berikut ini!

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :

a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil



Pembahasan

Rumus kecepatan fluida memasuki pipa venturimetar pada soal di atas

v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]

a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]
v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v1 = 1,5 m/s

Baca Juga :   How do you find the length of a list in Python?

Tips
:

Satuan A biarkan dalam cm2 , g dan h harus dalam m/s2 dan m. v akan memiliki satuan m/s. Bisa juga dengan format rumus berikut:

dimana a = luas penampang pipa kecilA = luas penampang pipa besar b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

A1v1 = A2v2

(3 / 2)(5) = (v2)(3)
v2 = 2,5 m/s



Soal No. 5

Pada gambar di bawah air mengalir melewati pipa venturimeter.

Jika luas penampang A1 dan A2 masing-masing 5 cm2 dan 4 cm2 maka kecepatan air memasuki pipa venturimeter adalah….

A. 3 m/s B. 4 m/s C. 5 m/s D. 9 m/s E. 25 m/s



Pembahasan

Seperti soal sebelumnya, silakan dicoba, jawabannya 4 m/s.



Soal No. 6

Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.

Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa. Tentukan :

a) Kecepatan air pada pipa kecil b) Selisih tekanan pada kedua pipa c) Tekanan pada pipa kecil

(ρair = 1000 kg/m3)



Pembahasan

Data :

h1 = 5 m

h2 = 1 m
v1 = 36 km/jam = 10 m/s
P1 = 9,1 x 105 Pa
A1 : A2 = 4 : 1 a) Kecepatan air pada pipa kecil Persamaan Kontinuitas :

A1v1 = A2v2

(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s b) Selisih tekanan pada kedua pipa Dari Persamaan Bernoulli :

P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)

P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa c) Tekanan pada pipa kecil

P1 − P2 = 7,1 x 105

9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 Pa


Page 2

Fisikastudycenter.com- Soal Ulangan Harian Fisika Gelombang SMA Kelas XII IPA contoh soal disertai pembahasan.



Nomor 1


Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter.

Tentukan:

a. amplitudo gelombangb. frekuensi sudut gelombangc. tetapan gelombangd. cepat rambat gelombange. frekuensi gelombangf. periode gelombangg. panjang gelombangh. arah rambat gelombang i. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 mj. persamaan kecepatan gelombangk. kecepatan maksimum gelombangl. persamaan percepatan gelombangm. nilai mutlak percepatan maksimum

n. sudut fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1/3 m

o. fase saat t = 0,1 sekon pada x = 1/3 m



Pembahasan
:

Bentuk persamaan umum gelombang:


Y = A sin (ωt – kx)

dengan A amplitudo gelombang, ω = 2πf dan k = 2π/λ dengan demikian :

a. A = 0,02 m

b. ω = 10π rad/s c. k = 2π

d. v = ω/k = 10π/2π = 5 m/s

e. f = ω/2π = 10π/2π = 5 Hz

f. T = 1/f = 1/ 5 = 0, 2 sekon

g. λ = 2π/k = 2π/2π = 1 m

h. ke arah sumbu x positif

i. Y = 0,02 sin(10 π- 2π) = 0,02 sin(8π) = 0 mj. v = ω A cos(ωt−kx) = 10π(0,02) cos(10πt−2πx) m/s

k. vmaks = ωA = 10π(0,02) m/s

l. a = −ω2y = −(10π)2 (0,02) sin(10πt − 2πx) m/s2
m. amaks = |−ω2A| = |−(10π)2 (0,02)| m/s2
n. sudut fase θ = (10.π.0,1−2π.(1/3) = 1/3 π = 60o
o. fase φ = 60o/360o = 1/6

Baca Juga :   Perbedaan suku bangsa satu dengan suku bangsa yang lain di suatu daerah dapat terlihat dari sistem



Nomor 2

Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°!

(
Sumber

: Soal SPMB)



Pembahasan
:

Lebih dahulu tentukan besarnya panjang gelombang dimana

Beda fase gelombang antara dua titik yang jaraknya diketahui adalah



Nomor 3



Seutas tali salah satu ujungnya digerakkan naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan gelombang tali adalah y = 8 sin (0,1π) x cos π (100t – 12) dengan y dan x dalam cm dan t dalam satuan sekon. Tentukan:

a. panjang gelombang

b. frekuensi gelombang

c. panjang tali

(
Sumber

: Soal Ebtanas)



Pembahasan
:

Pola dari gelombang stasioner diatas adalah

a. menentukan panjang gelombang

b. menentukan frekuensi gelombang

c. menentukan panjang tali



Nomor 4

Diberikan grafik dari suatu gelombang berjalan seperti gambar di bawah!

Jika jarak P ke Q ditempuh dalam waktu 5 sekon, tentukan persamaan dari gelombang di atas! (Tipikal Soal UN)



Pembahasan
:

Bentuk umum persamaan gelombang adalah

atau

atau

dengan perjanjian tanda sebagai berikut :

Tanda Amplitudo (+) jika gerakan pertama ke arah atas

Tanda Amplitudo (-) jika gerakan pertama ke arah bawah

Tanda dalam kurung (+) jika gelombang merambat ke arah sumbu X negatif / ke kiri

Tanda dalam kurung (-) jika gelombang merambat ke arah sumbu X positif / ke kanan

ambil data dari soal panjang gelombang (λ) = 2 meter, dan periode (T) = 5/2 sekon atau frekuensi (f) = 2/5 Hz, masukkan data ke pola misal pola ke 2 yang dipakai didapat



Nomor 5

Seutas kawat bergetar menurut persamaan :

Jarak perut ketiga dari titik x = 0 adalah…..A. 10 cmB. 7,5 cmC. 6,0 cmD. 5,0 cmE. 2,5 cm


Sumber Soal
: Marthen Kanginan 3A Gejala Gelombang



Pembahasan
:

Pola diatas adalah pola untuk persamaan gelombang stasioner ujung tetap atau ujung terikat. Untuk mencari jarak perut atau simpul dari ujung ikatnya, tentukan dulu nilai dari panjang gelombang.

Setelah ketemu panjang gelombang, tinggal masukkan rumus untuk mencari perut ke -3 . Lupa rumusnya,..!?! Atau takut kebalik-balik dengan ujung bebas,..!? Ya sudah tak usah pakai rumus, kita pakai gambar saja seperti di bawah:

Posisi perut ketiga P3 dari ujung tetap A adalah satu seperempat panjang gelombang atau (5/4) λ (Satu gelombang = satu bukit – satu lembah), sehingga nilai X adalah :

X = (5/4) λ = (5/4) x 6 cm = 7,5 cm



Nomor 6



Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang
berurutan
pada gelombang yang memiliki
fase sama
adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!



Pembahasan

Data dari soal: f = 0,25 Hz

Jarak dua titik yang berurutan dan sefase:

λ = 0, 125 m ν = ….. ν = λ f ν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/s


Page 3

Fisikastudycenter.com- Contoh soal dan pembahasan fisika SMA kelas 10 (X), materi Vektor; resultan, jumlah dan selisih vektor, perkalian titik dan silang vektor, penguraian gaya dan beberapa variasi soal terapan vektor. Penjumlahan dengan rumus kosinus, resultan beberapa vektor dengan metode penguraian atau analitis.

Baca Juga :   Apa yang membedakan ruang kantor dan ruang penunjang?



Soal No. 1


Diberikan dua buah vektor gaya yang sama besar masing-masing vektor besarnya adalah 10 Newton seperti gambar berikut.

Jika sudut yang terbentuk antara kedua vektor adalah 60°, tentukan besar (nilai) resultan kedua vektor!




Pembahasan



Resultan untuk dua buah vektor yang telah diketahui sudutnya.

Dengan F1 = 10 N, F2 = 10 N, α adalah sudut antara kedua vektor (α = 60°). dan R adalah besar resultan kedua vektor.

Sehingga:



Soal No. 2



Dua buah vektor masing-masing F1 = 15 satuan dan F2 = 10 satuan mengapit sudut 60°.

Tentukan arah resultan kedua vektor!



Pembahasan

Langkah pertama tentukan dulu besar resultan vektornya:

Yang dimaksud arah resultan adalah sudut β pada gambar di bawah:

Dengan rumus sinus:

diperoleh arah resultan:



Soal No. 3


Dua buah vektor kecepatan P dan Q masing-masing besarnya 40 m/s dan 20 m/s membentuk sudut 60°.

Tentukan selisih kedua vektor tersebut!



Pembahasan



Menentukan selisih dua buah vektor yang diketahui sudutnya:

Sehingga



Soal No. 4


Dua buah vektor gaya masing – masing 8 N dan 4 N saling mengapit sudut 120°. Tentukan besar resultan kedua vektor tersebut!



Pembahasan

Data:

F1 = 8 N

F2 = 4 N α = 120° R = …….. Seperti soal pertama hanya berbeda sudut antaranya, dengan rumus yang sama:

Diperoleh hasil


Catatan rumus:

cos (180° − α) = − cos α Sehingga untuk nilai cos 120°:

cos 120° = cos (180° − 60°) = − cos 60° = − 1/2



Soal No. 5


Perhatikan gambar berikut!

Jika satu kotak mewakili 10 Newton, tentukan resultan antara kedua vektor!

Cari jumlah resultan pada sumbu x dan sumbu y, cukup dengan menghitung kotak dari masing-masing vektor, F1 adalah 30 ke kanan, 40 ke atas, sementara F2 adalah 50 ke kanan, 20 ke atas, kemudian masukkan rumus resultan:



Soal No. 6



Diberikan 3 buah vektor F1=10 N, F2 =25 N dan F3=15 N seperti gambar berikut.

Tentukan:
a. Resultan ketiga vektor

b. Arah resultan terhadap sumbu X

[Sin 37° = (3/5), Sin 53° = (4/5)]

[Cos 37° = (4/5), Cos 53° = (3/5)]



Pembahasan

a. Ikuti langkah-langkah berikut:

1. Uraikan semua vektor ke sumbu x dan sumbu y (kecuali vektor yang sudah lurus pada sumbu x atau y seperti F2). Lihat gambar di bawah!

2. Cari jumlah vektor pada sumbu x ( kanan +, kiri -)

3. Cari jumlah vektor pada sumbu y (atas +, bawah -)

4. Masukkan rumus resultan

Vektor yang dalam perhitungan selanjutnya tidak digunakan lagi karena sudah diuraikan tadi, dihapus saja, agar kelihatan lebih bersih, sisanya seperti ini:

Jumlah komponen vektor-vektor pada sumbu x dan y :

b. Mencari sudut yang terbentuk antara resultan vektor R dengan sumbu x

tan θ = ΣFy /ΣFx

tan θ = −7/−1 = 7 θ = arc. tan 7 = 81,87°

Thanks to PCP http://journalputrika.blogspot.com atas koreksinya 🙂



Soal No. 7

Ditentukan 2 buah vektor F yang sama besarnya. Bila perbandingan antara besar jumlah dan besar selisih kedua vektor sama dengan √3, tentukan besar sudut yang dibentuk oleh kedua vektor! (Sumber Soal : SPMB)

Perhatikan gambar tangki bocor dibawah ini tentukan a kecepatan air keluar pancuran

Posted by: pskji.org