Soal Fisika: Fluida Dinamis — Interaktif
Kondisi Soal
Sebuah tangki air setinggi 5,00 m terbuka di bagian atas dan memiliki pipa horizontal di bagian bawah. Pipa menyempit dari penampang besar A₁ = 20 cm² ke penampang kecil A₂ = 5 cm². Kecepatan pada penampang besar v₁ = 1,50 m/s. Ambil ρ = 1000 kg/m³ dan g = 10,0 m/s². Gesekan diabaikan.
- A₁ = 20 cm²
- A₂ = 5 cm²
- v₁ = 1.50 m/s
- ρ = 1000 kg/m³, g = 10.0 m/s²
| Pertanyaan | Ya | Tidak |
|---|---|---|
| Berdasarkan kontinuitas, apakah v₂ = 6,0 m/s ? | ||
| Berdasarkan Bernoulli, apakah selisih tekanan P₁ − P₂ ≈ 1.575 Pa (lebih tinggi di penampang besar)? | ||
| Apakah total energi per satuan volume (ρgh + ½ρv₁²) ≈ 51,1 kJ/m³ ? |
🔍 Pembahasan dan langkah perhitungan
1) Hukum Kontinuitas
A₁v₁ = A₂v₂ ⇒ v₂ = (A₁/A₂)·v₁. Dengan A₁ = 20 cm² dan A₂ = 5 cm² → v₂ = (20/5)·1.5 = 6.0 m/s. ✔ Benar.
2) Hukum Bernoulli (selisih tekanan dinamika)
Untuk pipa horizontal dan titik yang berada pada ketinggian sama di dasar: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂² ⇒ P₁ − P₂ = ½ρ(v₂² − v₁²).
Hitung: v₂² − v₁² = 36 − 2.25 = 33.75 → ΔP = 0.5·1000·33.75 = 16{,}875 Pa.
Jadi angka 1.575 Pa adalah tidak benar. ✖ Salah.
3) Energi per satuan volume
ρgh + ½ρv₁² = 1000·10·5 + 0.5·1000·(1.5)² = 50{,}000 + 1{,}125 = 51{,}125 J/m³ = 51.125 kJ/m³.
Pembulatan ke 3-significant ≈ 51.1 kJ/m³ — pernyataan "≈ 51,1 kJ/m³" dapat diterima jika konsisten menyatakan satuan kJ/m³.
Catatan: pada tabel jawaban, jawaban benar adalah: 1 = Ya, 2 = Tidak, 3 = Ya.
Interaktivitas tambahan
Ubah nilai input untuk melihat perhitungan diperbarui secara langsung.