Contoh Soal Fluida Dinamis dan Pembahasanya

Contoh Soal Fluida Dinamis dan Pembahasanya


1.

Air mengalir dari sebuah pipa yang kemudian ditampung oleh sebuah gelas ukur seperti pada gambar soal di atas. Pada kejadian tersebut terukur air mencapai 500dalam waktu 2 detik. Tentukan :

a. Debit air yang mengalir;
b. Besar kecepatan air dalam pipa jika luas penampang pipa diketahui 2;
c. Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi gelas ukur sampai penuh, jika diketahui volume total gelas ukur adalah 1 liter !




Jawab

a. Menentukan debit air yang mengalir

Rumus debit dalam fluida dinamis adalah

Besar debit air dalam satuan SI adalah

Besar debit air dalam satuan (liter/detik) adalah

b. Menentukan besar kecepatan air mengalir dalam pipa

Rumus debit dalam fluida dinamis juga bisa dituliskan dalam persamaan berikut

Sehingga kita bisa menghitung besar kecepatan aliran air dalam pipa menjadi

Besar kecepatan air dalam pipa adalah

c. Menentukan waktu yang dibutuhkan sampai gelas ukur terisi penuh

Waktu yang dibutuhkan sampai gelas ukur terisi penuh adalah

2. sebuah pipa mendatar yang ukuranya berbeda dari pipa berdiameter besar dengan luas penampang 4 menjadi pipa yang berdiameter lebih kecil dengan luas penampang 2seperti pada gambar soal di bawah dialiri air dengan massa jenis air 1000besar kecepatan aliran air di penampang pipa pertama (pipa berdiameter besar) adalah 2 m/s . Tentukan :

a. Besar kecepatan di bagian pipa kedua;
b. Besar tekanan di bagian pipa kedua, jika diketahui besar tekanan di dalam pipa pertama!

a. Menentukan besar kecepatan pada bagian pipa kedua

Untuk menjawab soal ini kita bisa gunakan persamaan kontinyuitas seperti tertulis di bawah ini

Persamaan bisa kita rubah menjadi

Besar kecepatan aliran air dalam bagian pipa yang kedua adalah

b. Menentukan besar tekanan pada bagiab pipa kedua

Untuk menghitung besar tekanan bisa kita gunakan persamaan Bernoulli sebagai berikut

Kita rubah bentuk persamaannya untuk menghitung tekanan dalam bagian pipa yang kedua

Besar tekanan pada pipa bagian kedua adalah

3. Sebuah tandon air ditumpu diatas tanah seperti pada gambar soal di bawah ini, tinggi air dari dasar tandon adalah 80 cm, struktur penopang tandon memiliki tinggi 100 cm. Di dasar tandon pada titik A terdapat lubang sehingga air terpancar sepanjang x.

Tentukan :

a. Besar kecepatan pancaran air ketika keluar dari pipa A;
b. Jarak pancar x;
c. Waktu yang dibutuh air dari titik A ke titik B !

Jawab

a. Besar kecepatan pancaran air ketika keluar dari pipa A

Rumus besar kecepatan pancaran air ketika keluar dari tandon atau tangki air

Besar kecepatan pancaran air yang keluar dari tandon

b. Menentukan jarak pancar x

Rumusnya adalah

Jarak mendatar pancaran air adalah

 c. Menentukan waktu yang dibutuh air dari titik A ke titik B

Rumus waktu yang dibutuh air keluar dari lubang tandon sampai ke tanah adalah

5. Air dengan massa jenis 1000mengalir pada sebuah pipa yang naik seperti pada gambar soal di bawah ini, penampang pipa pertama ada di bawah dengan luas penampang 4, sedangkan penampang pipa kedua berada di atas dengan luas penampang 2. besar kecepatan air ketika berada pada bagian pipa yang pertama adalah 2 m/s. Perbedaan tinggi bagian penampang pipa pertama dan pipa kedua adalah 2 meter. Tentukan :

a. Besar kecepatan air dalam penampang pipa kedua;

b. Besar tekanan dalam penampang pipa kedua !

Jawab

a. Menentukan besar kecepatan air dalam penampang pipa kedua

b. Menentukan Besar tekanan dalam penampang pipa kedua

Kita gunakan persamaan Bernoulli

Besar tekanan pada penampang pipa kedua

5. Sebuah venturimeter seperti tampak pada gambar soal di bawah.  Air dengan massa jenis 1000mengalir pada sebuah venturimeter, penampang pipa pertama  dengan luas penampang 4, sedangkan penampang pipa kedua dengan luas penampang 2. Perbedaan tinggi pada dua pipa tegak venturimeter adalah 10 cm. Tentukan :

a. Besar kecepatan aliran air pada penampang pipa pertama;

b. Besar kecepatan aliran air pada penampang pipa kedua !

Jawab

a. Menentukan besar kecepatan aliran air pada penampang pipa pertama

Untuk menjawab soal ini bisa menggunakan persamaan Bernouli dan persamaan kontinuitas dan di bawah ini adalah rumus jadi untuk menentukan besar kecepatan pada penampang pertama venturimeter

b. Menentukan besar kecepatan aliran air pada penampang pipa kedua