Contoh soal Hukum Bernoulli

5 Contoh soal Hukum Bernoulli

1. P1 dan v1 adalah tekanan dan kecepatan udara di atas sayap, P2 dan v2 adalah tekanan dan kecepatan udara di bawah sayap. Agar pesawat dapat terangkat maka maka syaratnya …
A. P1 = P2 dan v1 = v2
B. P1 < P2 dan v1 > v2
C. P1 < P2 dan v1 < v2
D. P1 > P2 dan v1 > v2
E. P1 > P2 dan v1 < v2
Pembahasan :
Diketahui :
P1 = Tekanan udara di atas sayap
P2 = Tekanan udara di bawah sayap
v1 = kelajuan udara di atas sayap
v2 = kelajuan udara di bawah sayap
Ditanya :
Syarat pesawat terangkat atau pesawat bergerak ke atas ?
Jawab :
Hukum Bernoulli atau lebih tepat disebut Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa jika kecepatan fluida besar maka tekanan fluida tersebut kecil, sebaliknya jika kecepatan fluida kecil maka tekanan fluida tersebut besar. Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Contoh fluida adalah udara dan air.
Apabila kecepatan udara besar maka tekanan udara tersebut kecil, sebaliknya jika kecepatan udara kecil maka tekanan udara tersebut besar.

Ketika kecepatan udara di atas sayap lebih besar dibandingkan kecepatan udara di bawah sayap, maka tekanan udara di atas sayap lebih kecil dibandingkan tekanan udara di bawah sayap. Karena tekanan udara di bawah sayap lebih besar maka gaya dorong udara di bawah sayap juga lebih besar. Sebaliknya tekanan udara di atas sayap lebih kecil sehingga gaya dorong udara di atas sayap juga lebih kecil (P = F/A – semakin besar tekanan, P, semakin besar gaya, F).

Gaya dorong udara di sebelah bawah sayap lebih besar, gaya dorong udara di sebelah atas sayap lebih kecil, sehingga ada resultan gaya atau gaya total yang arahnya ke atas. Gaya total yang arahnya ke atas ini yang menyebabkan pesawat terangkat.
Jadi syarat pesawat terangkat adalah P1 < P2 dan v1 > v2

Jawaban yang benar adalah B.

2.Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15a Pada gambar, air dipompa dengan kompresor bertekanan 120 kPa memasuki pipa bagian bawah (1) dan mengalir ke atas dengan kecepatan 1 m.s-1 (g = 10 m.s-2 dan massa jenis air 1000 kg.m-3). Tekanan air pada pipa bagian atas (II) adalah….

A. 52,5 kPa
B. 67,5 kPa
C. 80,0 kPa
D. 92,5 kPa
E. 107,5 kPa

Pembahasan
Diketahui :
Jari-jari pipa besar (r1) = 12 cm
Jari-jari pipa kecil (r2) = 6 cm
Tekanan air pada pipa besar (p1) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 1 m.s-1
Tinggi pipa besar (h1) = 0 m
Tinggi pipa kecil (h2) = 2 m
Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya : Tekanan air pada pipa 2 (p2)
Jawab :

Kecepatan air pada pipa 2 dihitung menggunakan Persamaan Kontinuitas :
A1 v1 = A2 v2
(π r12)(v1) = (π r22)(v2)
(r12)(v1) = (r22)(v2)
(122)(1 m/s) = (62)(v2)
144 = 36 v2
v2 = 144 / 36
v2 = 4 m/s

Tekanan air pada pipa 2 dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :
Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15b120.000 + ½ (1000)(12) + (1000)(10)(0) = p2 + ½ (1000)(42) + (1000)(10)(2)
120.000 + ½ (1000)(1) + (1000)(10)(0) = p2 + ½ (1000)(16) + (1000)(10)(2)
120.000 + 500 + 0 = p2 + (500)(16) + 20.000
120.000 + 500 = p2 + 8000 + 20.000
120.500 = p2 + 28.000
p2 = 120.500 – 28.000
p2 = 92.500 Pascal
p2 = 92,5 kPa
Jawaban yang benar adalah D.

Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15c3. Perhatikan gambar berikut!
Posisi pipa besar adalah 5 m di atas tanah dan pipa kecil 1 m di atas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km.jam-1 dengan tekanan 9,1 x 105 Pa, sedangkan tekanan di pipa yang kecil 2.105 Pa, maka kecepatan air pada pipa kecil adalah…. (massa jenis air = 103 kg.m-3)

A. 10 m.s-1
B. 20 m.s-1
C. 30 m.s-1
D. 40 m.s-1
E. 50 m.s-1

Pembahasan
Diketahui :
Tekanan air pada pipa besar (p1) = 9,1 x 105 Pascal = 910.000 Pascal
Tekanan air pada pipa kecil (p2) = 2 x 105 Pascal = 200.000 Pascal
Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 36 km/jam = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s
Tinggi pipa besar (h1) = -4 meter
Tinggi pipa kecil (h2) = 0 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya : Kecepatan air pada pipa kecil (v2)
Jawab :
Kecepatan air pada pipa kecil (v2) dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :
Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15d910.000 + ½ (1000)(102) + (1000)(10)(0) = 200.000 + ½ (1000)(v22) + (1000)(10)(-4)
910.000 + 50.000 + 0 = 200.000 + 500 v22 – 40.000
960.000 = 160.000 + 500 v22
800.000 = 500 v22
800.000 / 500 = v22
1600 = v22
v2 = √1600
v2 = 40 m/s
Jawaban yang benar adalah D.

4. Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15a Pada gambar, air dipompa dengan kompresor bertekanan 120 kPa memasuki pipa bagian bawah (1) dan mengalir ke atas dengan kecepatan 1 m.s-1 (g = 10 m.s-2 dan massa jenis air 1000 kg.m-3). Tekanan air pada pipa bagian atas (II) adalah….

A. 52,5 kPa
B. 67,5 kPa
C. 80,0 kPa
D. 92,5 kPa
E. 107,5 kPa

Pembahasan
Diketahui :
Jari-jari pipa besar (r1) = 12 cm
Jari-jari pipa kecil (r2) = 6 cm
Tekanan air pada pipa besar (p1) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 1 m.s-1
Tinggi pipa besar (h1) = 0 m
Tinggi pipa kecil (h2) = 2 m
Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya : Tekanan air pada pipa 2 (p2)
Jawab :

Kecepatan air pada pipa 2 dihitung menggunakan Persamaan Kontinuitas :
A1 v1 = A2 v2
(π r12)(v1) = (π r22)(v2)
(r12)(v1) = (r22)(v2)
(122)(1 m/s) = (62)(v2)
144 = 36 v2
v2 = 144 / 36
v2 = 4 m/s

Tekanan air pada pipa 2 dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :
Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15b120.000 + ½ (1000)(12) + (1000)(10)(0) = p2 + ½ (1000)(42) + (1000)(10)(2)
120.000 + ½ (1000)(1) + (1000)(10)(0) = p2 + ½ (1000)(16) + (1000)(10)(2)
120.000 + 500 + 0 = p2 + (500)(16) + 20.000
120.000 + 500 = p2 + 8000 + 20.000
120.500 = p2 + 28.000
p2 = 120.500 – 28.000
p2 = 92.500 Pascal
p2 = 92,5 kPa
Jawaban yang benar adalah D.

Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15c5. Perhatikan gambar berikut!Posisi pipa besar adalah 5 m di atas tanah dan pipa kecil 1 m di atas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km.jam-1 dengan tekanan 9,1 x 105 Pa, sedangkan tekanan di pipa yang kecil 2.105 Pa, maka kecepatan air pada pipa kecil adalah…. (massa jenis air = 103 kg.m-3)

A. 10 m.s-1
B. 20 m.s-1
C. 30 m.s-1
D. 40 m.s-1
E. 50 m.s-1

Pembahasan
Diketahui :
Tekanan air pada pipa besar (p1) = 9,1 x 105 Pascal = 910.000 Pascal
Tekanan air pada pipa kecil (p2) = 2 x 105 Pascal = 200.000 Pascal
Kecepatan air pada pipa besar (v1) = 36 km/jam = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s
Tinggi pipa besar (h1) = -4 meter
Tinggi pipa kecil (h2) = 0 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m.s-2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya : Kecepatan air pada pipa kecil (v2)
Jawab :
Kecepatan air pada pipa kecil (v2) dihitung menggunakan persamaan Bernoulli :
Pembahasan soal UN fisika SMA MA 2014 – Hukum Bernoulli 15d910.000 + ½ (1000)(102) + (1000)(10)(0) = 200.000 + ½ (1000)(v22) + (1000)(10)(-4)
910.000 + 50.000 + 0 = 200.000 + 500 v22 – 40.000
960.000 = 160.000 + 500 v22
800.000 = 500 v22
800.000 / 500 = v22
1600 = v22
v2 = √1600
v2 = 40 m/s
Jawaban yang benar adalah D.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.