PEMBAHASAN SOAL FLUIDA DINAMIS PART 2/2

PEMBAHASAN SOAL FLUIDA DINAMIS PART 2/2

Comment   

11. Perhatikan gambar disamping.

Suatu fluida dipaksa melalui sebuah pipa yang penampangnya berubah seperti ditunjukkan pada gambar. Tekanan fluida paling kecil berada pada bagian...

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

E. Tidak ada

kunci jawaban: A
pembahasan:
berdasarkan hukum bernoulli pada pipa berpenampang besar memiliki tekanan yang besar

12. Pipa datar A dengan luas penampang 10 cm² dihubungkan dengan pipa datar B dengan luas penampang 50 cm². Laju air yang mengalir dalam pipa A adalah 6 m/s, sedangkan tekanannya 200 kPa. Laju air dalam pipa B adalah...

a. 0,3 m/s

b. 1,2 m/s

c. 3,0 m/s

d. 4,2 m/s

e. 6,4 m/s

kunci jawaban:

pembahasan:

Mencari kecepatan aliran air di pipa atas dengan rumus kontinuitas

v1 . A1= v2 . A2

6. 10 = v₂ . 50

v₂ = 1,2 m/s

13. Air mengalir keatas melalui pipa seperti ditunjukan pada gambar dengan laju air (debit) 14,4π L/s. Jika tekanan pada ujung bawah adalah 190 kPa. Tekanan pada ujung atas pipa adalah . . .

A. 150 kPa

B. 160 kPa

C. 170 kPa

D. 180 kPa

E. 100 kPa

 Kunci jawaban: A

Pembahasan:

Mencari kecepatan aliran air dipipa bawah dengan rumus debit

Q = v.A

14,4 π. 10^-3 = v. π r²

14,4 π. 10^-3 = v. π (6.10^-2)²

v = 4 m/s

Mencari kecepatan aliran air di pipa atas dengan rumus kontinuitas

v1 . D1² = v2 . D2²

4. 12² = v₂. 6²

v₂ = 16 m/s

mencari tekanan dengan rumus bernoulli

P₁ + ρ.g.h₁ + ½ ρ.v₁² = P₂ + ρ.g.h₂ + ½ ρ.v₂²

190000 + 1000.10.0 + ½ .1000.4² = P₂ + 1000.10.2 + ½ .1000. 16²

190000 + 8000= P2 + 20000 + 128000

P2 = 198000 – 148000

P2 = 150000 Pa

14. Sebuah bak penampung air berada pada ketinggian 2 meter di atas permukaan tanah. Bak tersebut akan diisi air melalui sebuah pipa yang memiliki ujung-ujung dengan luas penampang yang sama. Jika laju aliran air pada ujung masuk 5 m/s dan pada ujung keluar 3 m/s, tentukan besarnya perbedaan tekanan air dalam pipa agar air dapat naik ke atas!

Jawab :

pembahasan: 

P₁ + ½ ρ v₁²+ ρ g h₁ = P₂ + ½ ρv₂²+ ρ g h₂

P₁ - P₂ =  ½ ρv₂² - ½ ρ v₁²+ ρ g h₂ - ρ g h₁

P₁ – P₂= ½ ρ (v₂² – v₁²) + ρ g (h₂ – h₁)

P₁ – P₂=½.1.000.(9 – 25) + 1000.10. 2

P₁ – P₂= – 8.000 + 20.000

P₁ – P₂= 12.000 Pa

15. Kelajuan air saat mengalir dalam venturimeter pada penampang kecil adalah 6 m/s. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s² dan selisih tinggi permukaan air pada pipa vertikal 20 cm, hitung kelajuan air pada penampang besar!

Jawab :

Pada pipa horizontal karena beda ketinggian sama dengan nol maka rumus bernoulli menjadi:

p₁ – p₂ = ½ ρ (v₂²– v₁²)

pada pipa vertikal berlaku:

p₁ – p₂ = ρ g h

Sehingga:

½ ρ (v₂² – v₁²) = ρ g h

½ (6² – v₁²) = 10 . 0,2

18 – ½ v₁² = 2

½ v₁² = 16

v₁ = 4 √2 m/s

16. Tinggi permukaan air dalam tangki adalah 1 meter. Pada tangki terdapat kebocoran setinggi 20 cm dari dasar tangki. Tentukan kecepatan aliran bocoran dan jarak jatuhnya air!

Jawab :

v = √ (2 g h_a)

v = √ 2.10.(1-0,2)

v = √ 16

v = 4 m/s

s = 2 √ (ha . hb)

s = 2 √ (0,2 . 0,8

s = 2 √ 0,16

s = 2 . 0,4 = 0,8 meter

16. sebuah tangki dengan kedalaman air 20 cm dari permukaan, air dalam tangki memancar ke luar melalui pancuran yang membentuk sudut 30° terhadap tanah. Air yang keluar dari pancuran A akan jatuh ke tanah setelah selang waktu.....

a. 0,4 s

b. 0,6 s

c. 0,8 s                                                                                                             

d. 0,1 s

e. 0,2 s

kunci jawaban:

pembahasan:

teorema toricelli / tangki bocor menghitung kecepatan:

v = √2gh

v = √2.10.0,2

v = √4

v = 2 m/s

menghitung waktu dengan rumus parabola

	2.Vo . sinӨ
t =	_____________
	g

	2.2 . sin30
t =	_____________
	10

	4 . 1/2
t =	_____________
	10

        t = 0,2 s

17.perhatikan data berikut

(1)venturimeter

(2)pompa hidrolik

(3)gaya angkat sayap pesawat

(4)balon udara dapat mengudara

Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoullli ditunjukan oleh nomer

A. (1)dan(2)

B. (1)dan (3)

C. (3)dan (4)

D. (1) ,(2),dan (3)

E. (2),(3)dan (4)

kunci jawaban: B ( 1 dan 3 )

18.perhatikan alat alat berikut.

(1)gaya angkat pesawat

(2)semprotan obat nyamuk

(3)kapal laut tidak tenggelam di air

(4)pengukuran suhu dengan termometer

Alat yg berkaitan dengan penerapan hukum bernoulli ditunjukkan oleh nomer

A. (1),(2),(3),dan(4)

B.  (1),(2)dan(3)

C. (3)dan(4)

D.  (1)dan(2)

E. (4)

kunci jawaban: B

pembahasan:

pengukuran suhu dengan termometer menerapkan prinsip pemuaian zat cair, bukan azas bernoulli.

maka jawaban soal no 18 yang benar adalah 1, 2 dan 3

19.Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal. Jika vA adalah kecepatan aliran udara di atas sayap dan vB adalah kecepatan aliran udara di bawah sayap, serta  PA adalah tekanan udara diatas sayap dan PB adalah tekanan udara dibawah sayap maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar …

(A) vA > vB sehingga PA > PB

(B) vA > vB sehingga PA < PB

(C) vA < vB sehingga PA < PB

(D) vA < vB sehingga PA > PB

(E) vA > vB sehingga PA = PB

kunci jawaban: B

20. Sebuah sayap pesawat udara memerlukan gaya angkat 52000 N/m² . Massa jenis udara adalah 1,3 kg/m³. Jika kelajuan aliran udara sepanjang permukaan bawah sayap adalah 150 m/s, jika luas total pesawat sekitar 20 m² berapa seharusnya kelajuan aliran udara sepanjang permukaan atas sayap agar dapat menghasilkan gaya angkat yang diperlukan?

pembahasan:

rumus gaya anagkat sayap pesawat terbang:

F = ½ ρ.A (va² – vb²)

52000 = ½ . 1,3 . 20 . (va² – 150²)

 40000 = va² – 150²

40000 + 22500 = va²

62500 = va²

va = 250 m/s

21.  Pipa horizontal seperti terlihat pada gambar disamping memiliki luas penampang 40 cm² pada bagian yang lebih besar dan 10 cm² pada bagian yang menyempit. Air mengalir dalam pipa dan keluar dari pipa dengan laju 8,00 x 10⁻⁵ m³/s). Tentukan:

a.  kelajuan aliran pada bagian yang lebar dan bagian yang sempit

b.  Perbedaan tekanan antara dua bagian tersebut

c.  Perbedaan ketinggian antara dua kolam raksa pada tabung berbentuk U jika massa jenis raksa = 13,6 g/m³.

baca pembahasan soal fluida dinamis lengkap: Halaman all

Soal dan pembahasan TITIK BERAT

Soal dan pembahasan TITIK BERAT

Comment   

pembahasan soal titik berat segitiga, kotak persegi panjang, garis dan batang kelas 11 

1. Perhatikan gambar bangun dua dimensi  gabungan kotak dan segitiga berikut!

Letak koordinat titik berat bangun diatas pada kordinat sumbu x dan y adalah...

A. (3 ; 1, 5

B. (3 ; 2)

C. (3 ; 2,2)

D. (3 ; 3,75)

E.  (3 ; 4,3)

jawab: D

Pembahasan soal:

Diketahui:

- Bangun 1 (persegi panjang):

koordinat pojok kiri bawah bangun persegi panjang :

(2,1)

X₁ = 3 (koordinat titik tengah bangun pada sumbu x)

Y₁ = 1 + 1/2 . 3 = 1 + 1,5 = 2, 5 (Angka 1 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun pertama pada sumbu y) 

A1 =  p . l = 2 . 3 = 6 

- Bangun 2 (segitiga)

koordinat pojok kiri bawah bangun segitiga:

(1,4)

X2 = 3

Y2 = 4 + 1/3.t = 4 + 1/3 . 3 = 5 (Angka 4 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun kedua pada sumbu y) 

A1 = ½ . a . t = ½ . 4 . 3 = 6

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu x 

karena X1= X2 = 3 maka titik beratnya adalah

X0 = 3 ( tanpa menggunakan rumus )

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu y

    ∑ (A.Y)
Y = __________
      ∑ A
     A1.Y1 + A2.Y2
Yo = ________________
       A1 + A2

     6.2,5 + 6.5
Yo = _______________
       6 + 6

     45
Yo = ___
     12

Yo = 3,75

2. Perhatikan gambar bangun dua dimensi berikut!

Letak koordinat titik berat bangun gabungan dua persegi panjang diatas pada sumbu x dan y adalah...

jawab: 

Pembahasan soal:

Diketahui:

- Bangun 1 (persegi panjang vertikal):

koordinat pojok kiri bawah bangun persegi panjang :

(1,1)

X₁ = 1,5 (koordinat titik tengah bangun pada sumbu x)

Y₁ = 1 + 1/2 . 7 = 1 + 3,5 = 4, 5 (Angka 1 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun pertama pada sumbu y) 

A1 =  p . l = 1. 7 = 7 

- Bangun 2 (kotak horizontal)

koordinat pojok kiri bawah bangun segitiga:

(2,1)

X2 = 3

Y2 = 2,5  

A2 = 4 . 3 = 12

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu x 

    ∑ (A.X)
Xo = __________
      ∑ A
     1,5.7 + 3.12
Xo = _______________
       7 + 12

     10,5 + 36
Xo = _____________
         19

      46,5
Xo = _______
       19

Xo = 2,45

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu y

    ∑ (A.Y)
Y = __________
      ∑ A
     A1.Y1 + A2.Y2
Yo = _________________
       A1 + A2

     7.4,5 + 12.2,5
Yo = _______________
         19

     31,5 + 30
Yo = ___________
       19

     61,5
Yo = _____
      19

Yo = 3,24

3. Perhatikan gambar bangun dua dimensi  gabungan kotak dan segitiga terbalik berikut!

Letak koordinat titik berat bangun diatas, jika diukur dari sumbu x adalah...

jawab: 

Pembahasan:

Diketahui:

- Bangun 1 (persegi panjang):

koordinat pojok kiri bawah bangun persegi panjang :

(2,4)

X₁ = 3 (koordinat titik tengah bangun pada sumbu x)

Y₁ = 4 + 1/2 . 3 = 4 + 1,5 = 5, 5 (Angka 1 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun pertama pada sumbu y) 

A1 =  p . l = 2 . 3 = 6 

- Bangun 2 (segitiga)

koordinat pojok kiri bawah bangun segitiga:

(1,1)

X2 = 3

Y2 = 1 + 2/3.t = 1 + 2/3 . 3 = 4 

A2 = ½ . a . t = ½ . 4 . 3 = 6

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu x 

karena X1= X2 = 3 maka titik beratnya adalah

X0 = 3 ( tanpa menggunakan rumus )

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu y

    ∑ (A.Y)
Y = __________
      ∑ A
     A1.Y1 + A2.Y2
Yo = _________________
       A1 + A2

     6.5,5 + 6.4
Yo = _______________
       6 + 6

     33+24
Yo = _____
     12

Yo = 57/12 = 4,75
yyy selesai

4. Perhatikan gambar bangun dua dimensi  gabungan kotak dan dipotong dengan bentuk segitiga (segitiga kosong) berikut!

Letak koordinat titik berat bangun diatas, jika diukur dari sumbu x adalah...

jawab: D

Pembahasan:

Diketahui:

- Bangun 1 (persegi panjang):

koordinat pojok kiri bawah bangun persegi panjang :

(1,1)

X₁ = 3 (koordinat titik tengah bangun pada sumbu x)

Y₁ = 1 + 1/2 . 6 = 1 + 3 = 4 (Angka 1 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun pertama pada sumbu y) 

A1 =  p . l =4.6 = 24

- Bangun 2 (segitiga)

koordinat pojok kiri bawah bangun segitiga:

(1,4)

X2 = 3

Y2 = 4 + 2/3.t = 4 + 2/3 . 3 = 6 (Angka 4 didapat dari koordinat awal / titik pojok kiri bangun kedua pada sumbu y) 

A1 = - ½ . a . t = - ½ . 4 . 3 = - 6

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu x 

karena X1= X2 = 3 maka titik beratnya adalah

X0 = 3 ( tanpa menggunakan rumus )

- koordinat titik berat gabungan pada sumbu y

 

    ∑ (A.Y)
Y = __________
      ∑ A
     A1.Y1 + A2.Y2
Yo = _________________
       A1 + A2

     24.4 - 6.6
Yo = _______________
       24 - 6

     96 - 36
Yo = _________
       18

Yo = 60/18 = 3,33
yyy selesai

6. titik berat garis atau batang

- batang merah

x = 1/2 . 3 = 1,5 

y = 8

l = 3

- batang biru

x = 2

y = 1/2 . 8 = 4

l = 8

- batang hijau

x = 2 + 1/2 . 4 = 4

y = 4

l = 4

- batang kuning

x = 4

y = 4 + 1/2 . 2 = 5

l = 2  

- titik berat gabungan pada sumbu x

    ∑(L.X)
X = ________
      ∑A
     1,5.3+2.8+4.4+4.2
Xo = ______________________
         3+8+4+2

     4,5+16+16+8
Xo = ______________
        17

Xo = 44,5/17 = 2,61

- koordinat titik berat gabungan batang atau garis satu dimensi pada sumbu y:

    ∑(L.Y)

Y = __________
      ∑ L
     8.3+4.8+4.4+5.2
Yo = ___________________
         17

     24+32+16+10
Yo = _____________
         17

Yo = 82/17 = 4,82

7. Amatilah gambar dibawah ini!

Berdasarkan gambar bangun homogen diatas, maka titik berat benda terletak pada ...

A.(2,0 ; 4,0) cm

B.(2,0 ; 3,6) cm

C.(3,0 ; 5,0) cm

D.(4,0 ; 2,0) cm

E.(3,0 ;6,0) cm

Jawab: A

pemahasan:

(i) bangung I bawah : persegi panjang

 - koordinat pojok kiri bawah:(0 , 0)

 - koordinat titik berat:

   x1 = 2

   y1 = 3

 - luas bangung pesegi panjang:

   A = P . l = 4 . 6 = 24

(ii) banggun II - atas : segitiga

- koordinat pojok kiri bawah:  (1 , 6)

- koordinat titik berat:

  x2 = 2

  y2 = 6 + ( 1/3 . tinggi ) = 6 + (1/3 . 6)

  y2 = 8

-luas segitiga

 A2  = 1/2 . alas . tinggi

 A2 = 1/2 . 2 . 6 = 6

(iii) korrdinat gabungan:

- sumbu x ( xo = 2)

- sumbu y 

    ∑ (A.Y)
Y = __________
      ∑ A
     A1.Y1 + A2.Y2
Yo = _________________
       A1 + A2

     24.3 + 8.6
Yo = _______________
       24 + 6

     72+48
Yo = _______
      30

Yo = 120/30 = 40

UN fisika 2019 tentang titik berat segitiga soal No. 14 
8. Perhatikan gambar benda bidang homogen di bawah ini!

Koordinat titik berat benda terhadap titik O adalah....

A. (5 ; 5,3) 
B. (3,6 ; 3)

C. (3,3 ; 4)

D. (3,3 ; 3,6)

E. (3 ; 3,6)

Kunci jawaban: A
Pembahasan:
Koordinat titik berat Bangun 1 (persegi panjang)
X1 = 5
Y1 =3
A1 = p.l = 10.6 = 60

Koordinat titik berat bangun 2 (segitiga)
X2 = 5
Y2 = 6 + 1/3.6 = 8
A2 = 1/2.alas.tinggi = 1/2.10.6 = 30

Rumus koordinat titik berat gabungan

- Koordinat sumbu x

Karena kedua bangun memilki titik berat sama pada 5, maka:

Xo = 5

- Koordinat titik berat gabungan pada sumbu Y

	Σ(Y.A)
Yo =	_____
	ΣA

Σ(Y.A) = Y1.A1 + Y2.A2 

Σ(Y.A) = 3.60 + 8.30 = 480

ΣA = A1 + A2 = 60 + 30 = 90

Yo = 480 / 90

Yo = 5,33

9. Perhatikan gambar!

Letak titik berat pada bangun tersebut dari sumbu X adalah …
A.       4,5 cm
B.       4 cm
C.       3,5 cm
D.       3 cm
E.        2 cm
Kunci Jawaban : E
Pembahasan / penyelesaian:
sub bab: titik berat
Dari gambar dapat dibagi menjadi dua bangun yang berbeda, yaitu bangun persegi panjang dan segitiga.
Pada bangun persegi panjang:
A₁ = p . l

A1 = 6 (3) = 18
y1=1/2 (3) = 1,5

Pada bangun segitiga:
A2 = ½  alas . tinggi
A2 = ½ (3) (3)=4,5
y2 = 1/3(3)+3=4

Menentukan titik berat gabungan pada sumbu y :

     ∑ (A.y)
Yo = _________
      ∑ A

Σ(Y.A) = Y1.A1 + Y2.A2 

= (1,5 . 18) +  (4 . 4,5)

= 27 + 18 = 45

Σ A = A1 + A2 

= 18 + 4,5 = 22,5

Yo = 45 / 22,5

Yo = 2

10. Perhatikan gambar di samping. Kordinat titik berat bidang dari titik pusat koordinat adalah...
A. (1,0 : 3,0)      

B. (1,0 : 2,5)      

C. (1,5 : 3,0)      

D. (1,5 : 2,5)       

E. (2,0 : 3,0)

jawab: D

pembahasan:

(i) bangun kiri

- kotak kiri dengan koordinat awal /kiri bawah ( 0, 0 )

- titik berat

x1 = 1

y1 = 3

A1 = p . l = 2 . 6 = 12

(ii) bangun kanan

- kotak kanan koordinat awal / kiri bawah (2 , 0)

- titik berat

x2 = 3

y2 = 1

A2 = p . l = 2 . 2 = 4

(iii) koordinat gabungan titik berat

- koordinat sumbu x

     ∑(X.A)
Xo = ________
      ∑A

Σ(X.A) = X1.A1 + X2.A2 

= 1 . 12 + 3 . 4

= 12 + 12

= 24

ΣA = A1 + A2 

= 12 + 4

= 16 

Xo = 24/16 

Xo = 1,5

- koordinat sumbu y

     ∑(y.A)
Yo = ________
      ∑A

Σ(Y.A) = Y1.A1 + Y2.A2 

= 3 . 12 + 1 . 4

= 36 + 4

= 40

ΣA = A1 + A2 

= 12 + 4

= 16 

Yo = 40 / 16

Yo = 2, 5 

11.      Koordinat titik berat pada benda homogen seperti gambar di samping adalah ... .

a. (10, 15)

b. (10, 20)

c. (15, 20)

d. (20, 15)

e. (20, 20)

jawab:

pembahasan / penyelesaian:

demikian soal dan pembahasan tentang materi titik berat pada dimensi dua, kotak, segitiga dan titik berat garis atau batang.

untuk lebih lengkap bisa di buka pada menu di atas / pojok kanan untuk pembahasan soal dan rangkuman materi.

terima kasih, semoga bermanfaat