Contoh Soal Fluida Dinamis Kelas 11 (Part 2)

ini adalah kelanjutan dari contoh soal dan pembahasan fluida dinamis sebelumnya. disini akan dibahas lebih mendalam tentang gaya angkat pesawat dan venturimeter. simak baik-baik ya pembahasannya.

<<HALAMAN SEBELUMNYA

Soal No. 9

Sebuah pesawat dilengkapi dengan dua buah sayap masing-masing seluas 40 m². Jika kelajuan aliran udara di atas sayap adalah 250 m/s dan kelajuan udara di bawah sayap adalah 200 m/s tentukan gaya angkat pada pesawat tersebut, anggap kerapatan udara adalah 1,2 kg/m³!Pembahasan

Gaya angkat pada sayap pesawat:

dimana:

A = luas total penampang sayap

ρ = massa jenis udara

ν_a = kelajuan aliran udara di atas sayap

ν_b = kelajuan aliran udara di bawah sayap

F = gaya angkat pada kedua sayap

Data soal:

Luas total kedua sayap

A = 2 x 40 = 80 m²

Kecepatan udara di atas dan di bawah sayap:

ν_a = 250 m/s

ν_b = 200 m/s

Massa jenis udara

ρ = 1,2 kg/m³

F =.....

Soal No. 10

Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kN.

Pesawat tersebut memiliki luas penampang sayap sebesar 80 m². Jika kecepatan aliran udara di bawah sayap adalah 250 m/s dan massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m³ tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap pesawat!Pembahasan

Data soal:

A = 80 m²

ν_b = 250 m/s

ρ = 1,0 kg/m³

F = 1100 kN = 1100 000 N

ν_a =......

Kecepatan aliran udara di atas sayap pesawat adalah 300 m/s

Soal No. 11

Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya ke atas maksimal, seperti gambar.

Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar....(UN Fisika 2012)

A. v_A > v_B sehingga P_A > P_B

B. v_A > v_B sehingga P_A < P_B

C. v_A < v_B sehingga P_A < P_B

D. v_A < v_B sehingga P_A > P_B

E. v_A > v_B sehingga P_A = P_B

Pembahasan

Desain sayap pesawat supaya gaya ke atas maksimal:

Tekanan Bawah > Tekanan Atas, P_B > P_A sama juga P_A <P_B

Kecepatan Bawah < Kecepatan Atas, v_B < v_A sama juga v_A > v_B

Jawab: B. v_A > v_B sehingga P_A < P_B

Catatan:

(Tekanan Besar pasangannya kecepatan Kecil, atau tekanan kecil pasangannya kecepatan besar)

Soal No. 12

Sebuah bak penampung air diperlihatkan pada gambar berikut. Pada sisi kanan bak dibuat saluran air pada ketinggian 10 m dari atas tanah dengan sudut kemiringan α°.

Jika kecepatan gravitasi bumi 10 m/s² tentukan:

a) kecepatan keluarnya air

b) waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanah

c) nilai cos α

d) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d) saat saluran dibuka

(Gunakan sin α = 5/8 dan √39 = 6,24)Pembahasan

a) kecepatan keluarnya air

Kecepatan keluarnya air dari saluran:

b) waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanah

Meminjam rumus ketinggian dari gerak parabola, dari situ bisa diperoleh waktu yang diperlukan air saat menyentuh tanah, ketinggian jatuhnya air diukur dari lubang adalah − 10 m.

c) nilai cos α

Nilai sinus α telah diketahui, menentukan nilai cosinus α

d) perkiraan jarak jatuh air pertama kali (d) saat saluran dibuka

Jarak mendatar jatuhnya air

Soal No. 13

Untuk mengukur kelajuan aliran minyak yang memiliki massa jenis 800 kg/m³ digunakan venturimeter yang dihubungkan dengan manometer ditunjukkan gambar berikut.

Luas penampang pipa besar adalah 5 cm² sedangkan luas penampang pipa yang lebih kecil 3 cm². Jika beda ketinggian Hg pada manometer adalah 20 cm, tentukan kelajuan minyak saat memasuki pipa, gunakan g = 10 m/s² dan massa jenis Hg adalah 13600 kg/m³.Pembahasan

Rumus untuk venturimeter dengan manometer, di soal cairan pengisi manometer adalah air raksa / Hg:

dengan

v₁ = kecepatan aliran fluida pada pipa besar

A = luas pipa yang besar

a = luas pipa yang kecil

h = beda tinggi Hg atau cairan lain pengisi manometer

ρ' = massa jenis Hg atau cairan lain pengisi manometer

ρ = massa jenis fluida yang hendak diukur kelajuannya

Data:

A = 5 cm²

a = 3 cm²

h = 20 cm = 0,2 m

g = 10 m/s²

diperoleh hasil:

Soal No. 14

Sebuah tabung pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran udara. Pipa U dihubungkan pada lengan tabung dan diisi dengan cairan yang memiliki massa jenis 800 kg/m³.

Jika massa jenis udara yang diukur adalah 1 kg/m³ dan perbedaan level cairan pada tabung U adalah h = 25 cm, tentukan kelajuan aliran udara yang terukur!

Pembahasan

Misalkan kelajuan udara di A adalah v_A dan kelajuan udara di B adalah v_B.

Udara masuk melalui lubang depan dan saat di B aliran udara tertahan hingga kecepatannya nol.

Dari hukum Bernoulli:

Dengan kondisi:

Kecepatan di B v_B = 0, dan perbedaan tinggi antara A dan B dianggap tidak signifikan, diambil h_a = h_b sehingga ρgh_a - ρgh_b = 0

dengan ρ adalah massa jenis udara yang diukur, selanjutnya dinamakan ρ_u. 

Dari pipa U, perbedaan tinggi yang terjadi pada cairan di pipa U diakibatkan perbedaan tekanan. 

gabungkan i dan ii

dengan v_a adalah kelajuan aliran udara yang diukur, selanjutnya dinamakan v,

Data soal:

ρ_u = 1 kg/m³

ρ_zc = 800 kg/m³

h = 25 cm = 0,25 m

g = percepatan gravitasi = 10 m/s²

diperoleh: 

Soal No. 15

Pipa pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran udara. Pipa U dihubungkan pada lengan tabung dan diisi dengan cairan yang memiliki massa jenis 750 kg/m³.

Jika kelajuan udara yang diukur adalah 80 m/s massa jenis udara 0,5 kg/m³ tentukan perbedaan tinggi cairan dalam pipa, gunakan g = 10 m/s²!

Pembahasan

Dengan rumus yang sama dengan nomor sebelumnya:

Dicari perbedaan tinggi cairan atau h 

Baca juga: Soal dan Pembahasan fluida statis

sekian dulu ya ulasan tentang contoh soal dan pembahasan fluida dinamis semoga danat membantu teman teman semuanya . .