5 Contoh Hukum Bernoulli
1 P1 dan v1 ialah tekanan dan kelajuan udara di atas sayap, P2 dan v2 ialah tekanan dan kelajuan udara di bawah sayap. Untuk kapal terbang berlepas, keadaannya ialah...
A. P1 = P2 dan v1 = v2
B.P.1 < P2 dan v1 > v2
C. P1 < P2 dan v1 < v2
D.P.1 > P2 dan v1 > v2
E.P.1 > P2 dan v1 < v2
Perbincangan:
Adalah diketahui bahawa:
P1 = Tekanan udara di sayap
P2 = Tekanan udara di bawah sayap
v1 = kelajuan udara di sayap
v2 = kelajuan udara di bawah sayap
Ditanya :
Apakah keadaan untuk pesawat itu terangkat atau pesawat itu bergerak ke atas?
Jawab :
Hukum Bernoulli atau lebih tepat lagi dipanggil Prinsip Bernoulli menyatakan bahawa jika halaju bendalir tinggi, tekanan bendalir adalah rendah, dan sebaliknya, jika halaju bendalir rendah, tekanan bendalir adalah tinggi. Bendalir ialah bahan yang boleh mengalir. Contoh bendalir ialah udara dan air.
Jika kelajuan udara tinggi, tekanan udara adalah rendah, sebaliknya, jika kelajuan udara rendah, tekanan udara adalah tinggi.
Apabila kelajuan udara di atas sayap lebih besar daripada kelajuan udara di bawah sayap, tekanan udara di atas sayap adalah kurang daripada tekanan udara di bawah sayap. Oleh kerana tekanan udara di bawah sayap lebih besar, tujahan udara di bawah sayap juga lebih besar. Sebaliknya, tekanan udara di atas sayap adalah kurang, jadi tujahan udara di atas sayap juga kurang (P = F/A – semakin besar tekanan, P, semakin besar daya, F).
Tujahan udara di bawah sayap adalah lebih besar, tujahan udara di atas sayap adalah lebih kecil, jadi terdapat daya paduan atau jumlah daya yang diarahkan ke atas. Jumlah daya ini diarahkan ke atas yang menyebabkan satah terangkat..
Jadi syarat-syarat untuk pesawat berlepas ialah P1 < P2 mengalah1 > v2
Jawapan yang betul ialah B.
2.
Dalam rajah tersebut, air dipam oleh pemampat pada tekanan 120 kPa ke dalam paip bawah (1) dan mengalir ke atas pada kelajuan 1 m/s.-1 (g = 10 ms-2 dan ketumpatan air ialah 1000 kg.m-3Tekanan air dalam paip atas (II) ialah….
A. 52,5 kPa
B. 67,5 kPa
C. 80,0 kPa
D. 92,5 kPa
E. 107,5 kPa
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jejari paip besar (r)1) = 12cm
Jejari paip kecil (r2) = 6cm
Tekanan air dalam paip besar (p1) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Halaju air dalam paip besar (v1) = 1 ms-1
Ketinggian paip besar (h)1) = 0m
Ketinggian paip kecil (h2) = 2m
Pecutan akibat graviti (g) = 10 ms-2
Ketumpatan air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya: Tekanan air dalam paip 2 (p2)
Jawapan:
Halaju air dalam paip 2 dikira menggunakan Persamaan Kesinambungan:
A1 v1 =A2 v2
(πr12)(v1) = (π r22)(v2)
(r12)(v1) = (r22)(v2)
(122)(1 m/s) = (62)(v2)
144 = 36 v2
v2 = 144/36
v2 = 4m/s
Tekanan air dalam paip 2 dikira menggunakan persamaan Bernoulli:
120.000 + 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
Jawapan yang betul ialah D.
3. Lihat gambar berikut!
Paip besar itu berada 5 m dari atas tanah dan paip kecil itu berada 1 m dari atas tanah. Kadar aliran air dalam paip besar itu ialah 36 km/j.-1 dengan tekanan 9,1 x 105 Pa, manakala tekanan dalam paip kecil ialah 2.105 Pa, maka halaju air dalam paip kecil itu ialah…. (ketumpatan air = 103 kg.m-3)
A. 10 ms-1
B. 20 ms-1
C. 30 ms-1
D. 40 ms-1
E. 50 ms-1
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tekanan air dalam paip besar (p1) = 9,1 x 105 Pascal = 910.000 Pascal
Tekanan air dalam paip kecil (p2) = 2 x 105 Pascal = 200.000 Pascal
Halaju air dalam paip besar (v1) = 36 km/j = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s
Ketinggian paip besar (h)1) = -4 meter
Ketinggian paip kecil (h2) = 0 meter
Pecutan akibat graviti (g) = 10 ms-2
Ketumpatan air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya: Halaju air dalam paip kecil (v2)
Jawapan:
Halaju air dalam paip kecil (v2) dikira menggunakan persamaan Bernoulli:
910.000 + 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 = 40m/s
Jawapan yang betul ialah D.
4. Dalam rajah tersebut, air dipam oleh pemampat pada tekanan 120 kPa ke dalam paip bawah (1) dan mengalir ke atas pada kelajuan 1 m/s.-1 (g = 10 ms-2 dan ketumpatan air ialah 1000 kg.m-3Tekanan air dalam paip atas (II) ialah….
A. 52,5 kPa
B. 67,5 kPa
C. 80,0 kPa
D. 92,5 kPa
E. 107,5 kPa
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jejari paip besar (r)1) = 12cm
Jejari paip kecil (r2) = 6cm
Tekanan air dalam paip besar (p1) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Halaju air dalam paip besar (v1) = 1 ms-1
Ketinggian paip besar (h)1) = 0m
Ketinggian paip kecil (h2) = 2m
Pecutan akibat graviti (g) = 10 ms-2
Ketumpatan air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya: Tekanan air dalam paip 2 (p2)
Jawapan:
Halaju air dalam paip 2 dikira menggunakan Persamaan Kesinambungan:
A1 v1 =A2 v2
(πr12)(v1) = (π r22)(v2)
(r12)(v1) = (r22)(v2)
(122)(1 m/s) = (62)(v2)
144 = 36 v2
v2 = 144/36
v2 = 4m/s
Tekanan air dalam paip 2 dikira menggunakan persamaan Bernoulli:
120.000 + 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
Jawapan yang betul ialah D.
5. Lihat gambar berikut! Kedudukan paip besar ialah 5 m dari atas tanah dan paip kecil ialah 1 m dari atas tanah. Kelajuan aliran air dalam paip besar ialah 36 km/j.-1 dengan tekanan 9,1 x 105 Pa, manakala tekanan dalam paip kecil ialah 2.105 Pa, maka halaju air dalam paip kecil itu ialah…. (ketumpatan air = 103 kg.m-3)
A. 10 ms-1
B. 20 ms-1
C. 30 ms-1
D. 40 ms-1
E. 50 ms-1
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tekanan air dalam paip besar (p1) = 9,1 x 105 Pascal = 910.000 Pascal
Tekanan air dalam paip kecil (p2) = 2 x 105 Pascal = 200.000 Pascal
Halaju air dalam paip besar (v1) = 36 km/j = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s
Ketinggian paip besar (h)1) = -4 meter
Ketinggian paip kecil (h2) = 0 meter
Pecutan akibat graviti (g) = 10 ms-2
Ketumpatan air (ρ) = 1000 kg.m-3
Ditanya: Halaju air dalam paip kecil (v2)
Jawapan:
Halaju air dalam paip kecil (v2) dikira menggunakan persamaan Bernoulli:
910.000 + 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 = 40m/s
Jawapan yang betul ialah D.
Sumber soalan:
Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional
