Fluida Dinamis

Bernoulli

1. Soal UN 2017

Perhatikan gambar penyemprot racun nyamuk pada gambar berikut! P menyatakan tekanan dan v menyatakan kecepatan aliran cairan obat nyamuk. Supaya cairan racun nyamuk keluar maka…

A. v_A = v_B dan P_A = P_B

B. v_A > v_B dan P_A > P_B

C. v_A > v_B dan P_A < P_B

D. v_A < v_B dan P_A > P_B

E. v_A < v_B dan P_A < P_B

Pembahasan

v_A > v_B

p_A < p_B

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.12

Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar. Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar…

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

Agar sayap pesawat memiliki gaya angkat ke atas maka gaya dorong udara di bagian bawah sayap lebih besar daripada gaya dorong di bagian atas sayap.

Gaya dorong pada bagian bawah sayap lebih besar jika tekanan udara pada bagian bawah sayap lebih besar. P = F/A, di mana tekanan P berbanding lurus dengan F. Jika tekanan semakin besar maka gaya juga semakin besar.

Asas Bernoulli menyatakan bahwa tekanan udara di bagian bawah sayap besar bila kecepatan udara di bagian bawah sayap kecil.

Jadi v_A > v_B sehingga P_A < P_B

Jawaban yang benar adalah B.

Torriceli

3. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.13

Tabung berisi air setinggi 100 cm terisi air penuh. Sebuah lubang Q terletak 10 cm di atas permukaan tanah. Jarak pancaran air horisontal (x) adalah…

A. 0,2 m

B. 0,3 m

C. 0,6 m

D. 0,9 m

E. 1,0 m

Pembahasan

Diketahui :

Jarak lubang dari permukaan air (h) = 100 cm – 10 cm = 90 cm = 0,9 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Ditanya : Jarak pancaran air horisontal (x)

Jawab :

Kelajuan air keluar dari lubang

Teorema Torriceli menyatakan bahwa kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang sama dengan kelajuan jatuh bebas air dari ketinggian h. Secara matematis :

Keterangan : v = kelajuan, g = percepatan gravitasi, h = jarak lubang dari permukaan air

Kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang :

Selang waktu air tiba di permukaan tanah

Gerakan air dari lubang hingga tiba di tanah merupakan gerak parabola, di mana lintasannya seperti pada gambar di samping. Gerak parabola dianggap terdiri dari dua jenis gerakan yakni gerakan pada arah vertikal dan horisontal. Gerak arah horisontal dianalisis seperti gerak lurus beraturan dan gerak arah vertikal pada kasus ini dianalisis seperti gerak jatuh bebas.

Terlebih dahulu hitung selang waktu air berada di udara menggunakan rumus gerak jatuh bebas.

Diketahui :

Ketinggian lubang (y) = 10 cm = 0,1 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Ditanya : selang waktu (t)

Jawab :

y = 1/2 g t²

0,1 = 1/2 (10) t²

0,1 = 5 t²

t² = 0,1 / 5

t² = 0,02

t = √0,02 sekon

Jarak horisontal (x)

Diketahui :

Kecepatan awal (v_o = v_ox) = 3√2 m/s

Selang waktu (t) air di udara = √0,02 sekon

Ditanya : Jarak horisontal (x)

Jawab :

v = x / t

x = v t = (3√2)(√0,02) = (3)(1,41)(0,14) = 0,59 = 0,6 meter

Jawaban yang benar adalah C.

4. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.13

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah tangki berisi air setinggi 1 m. Pada titik P di dinding tangki terdapat lubang yang sangat kecil maka kecepatan keluarnya air adalah… (g = 10 m.s^-2)

A. 5 m.s^-1

B. 4 m.s^-1

C. 2,5 m.s^-1

D. 2 m.s^-1

E. 1,5 m.s^-1

Pembahasan

Diketahui :

Jarak lubang dari permukaan air (h) = 100 cm – 80 cm = 20 cm = 0,2 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Ditanya : Kecepatan keluarnya air (v)

Jawab :

Kelajuan pancaran air yang keluar dari lubang :

Jawaban yang benar adalah D.