SET 04 MEKANIKA FLUIDA. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan.

Transkripsi

1 04 MTERI DN LTIHN SOL SMPTN TOP LEVEL - XII SM FISIK SET 04 MEKNIK FLUID Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk ketika ditekan.. FlUid sttis a. Tekanan Tekanan adalah gaya yang bekerja pada suatu permukaan dibagi luas permukaan tersebut. Dirumuskan: P= F = Gaya (N) = Luas permukaan (N/m ) P = Tekanan (N/m ) b. Tekanan Hidrostatis Merupakan tekanan yang disebabkan fluida tak bergerak dirumuskan sebagai P h = ρ f. g. h h P h = tekanan hidrostatis h = kedalaman titik diukur dari permukaan fluida (m) ρ f = massa jenis fluida (kg/m 3 )

2 Catatan: atm = 76 cmhg =, N/m c. Tekanan Total P o h P total = P o + P h P t = P o + ρ f gh P o = tekanan udara luar d. Hukum Pascal Tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. F F w F = F F = = π r πr = r r F F = = π 4 d π 4 d = d d r = jari-jari penampang d = diameter e. Hukum Utama Hidrostatika Semua titik yang terletak pada bidang datar di dalam satu jenis fluida (zat cair), mempunyai tekanan yang sama.

3 h x x x x x x ρ h erlaku: P = P ρ gh = ρ gh ρ h = ρ h ρ ρ = massa jenis Fluida ke- ρ = massa jenis Fluida ke- h = tinggi Fluida h = tinggi Fluida f. Hukum rchimedes Menurut rchimedes, benda yang dicelupkan seluruhnya atau sebagian ke dalam fluida akan mengalami gaya tekan ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. = ρ f. g. V bf V = gaya apung (N) ρ f = massa jenis Fluida (kg/m 3 ) V bf = volume benda yang tercelup atau dipindahkan (m 3 ) ρ f. Terapung ρ < ρ benda bf Fluida ρ b = V ρf Vb W =F ρ b = massa jenis benda V b = Volume total benda W = erat benda. Melayang ρ benda W =F = ρ Fluida 3

4 3. Tenggelam ρ benda W >F > ρ Fluida W =W F bf U ( ) W = ρ ρ V g bf b f bf W bf = berat benda dalam Fluida W U = berat benda di udara V bf = volume benda yang tercelup di Fluida CONTOH SOL. Sebuah benda dicelupkan/dimasukkan ke dalam minyak yang massa jenisnya 0,8 g/cm 3. Ternyata 5% dari benda terapung di atas permukaan minyak. erapakah massa jenis benda tersebut? Pembahasan: Volume benda tercelup V bf = 00% 5% = 75% V = W ρ. V = ρ. V f bf b b ρ b ρf =. V V b bf 0,8. 75% V = 00% V =0,6 g/cm 3. Sebuah ban dalam mobil diisi udara, volume ban 0, m 3 massanya kg. Jika ban digunakan 3 sebagai pengapung di kolam renang ( ρ f = 000 kg / m ), maka beban maksimum yang dapat diapungkan adalah... Pembahasan: F V b = 0, m 3 m = kg = Gaya rchimedes W b = berat ban W = berat beban W b W 4

5 W + W b = W = W b m. g = ρ f. gv b m. g m = ρ f. V b m = , = 00 = 99 kg Jadi, beban maksimum yang dapat diapungkan adalah 99 kg.. Fluida Dinamis a. Persamaan Kontinuitas Debit adalah banyaknya Fluida yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu, dirumuskan: Q= Volume Waktu = m s Q = debit aliran (m 3 /s) = luas penampang (m ) v = kecepatan aliran (m/s) 3 =m. m s =. v V V Hasil kali kecepatan aliran fluida dengan luas penampangnya selalu tetap. Q = Q v = v b. Persamaan ernoullie Jumlah tekanan energi kinetik tiap volume, dan energi potensial tiap volume mempunyai nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran. P v P v h h 5

6 P+ E Vol + E k Vol =K P+ mv V + mgh V =K P+ ρv + ρgh =K p P+ ρ v + ρ gh =P + ρ v + ρ gh c. Kebocoran Tangki h v= gh t= h g V =...? t =...? x= h. h h x =...? v = kecepatan air/fluida t = waktu jatuh (s) x = jarak pancaran terjauh (m) d. Venturimeter v h v v = gh v = gh 6

7 LTIHN SOL. Sebuah balok es terapung di dalam bejana berisi air. Jika massa jenis es 0,9 g/cm 3, maka bagian es yang terendam dalam air adalah.. 90%. 75% C. 65% D. 5% E. 0%. Sebuah balon udara dengan diameter 0 m berisi udara panas. Kerapatan udara di dalam bola adalah 75%. Kerapatan udara luar (kerapatan udara luar =,3 kg/m 3 ). esar massa total maksimum penumpang dan beban yang masih dapat diangkut balon tersebut adalah.. 00 kg. 70 kg C. 50 kg D. 460 kg E. 500 kg 3. Penghisap P dapat bergerak bebas dengan luas penampang cm. Jika konstanta pegas 00 N/m dan pegas tertekan sejauh 0,4 cm, maka massa jenis zat cair (dalam kg/m 3 ) adalah m. 500 C. 750 D. 800 E ,4 cm 4. Sebuah benda terapung di atas permukaan air yang berlapiskan minyak dengan 40% volume benda berada di dalam air dan 5% di dalam minyak. Jika massa jenis minyak 0,8 g/cm 3, maka massa jenis benda tersebut adalah g/cm 3.. 0,4. 0,5 C. 0,6 D. 0,7 E. 0,8 7

8 5. endungan setinggi 8 meter mengalirkan air dengan debit 0 m 3 /s yang digunakan untuk menggerakkan turbin generator listrik. Jika 0% energi air berubah menjadi energi listrik, maka berapakah daya keluaran dari generator listrik tersebut?. 70 kw. 75 kw C. 80 kw D. 90 kw E. 95 kw 6. Pipa datar luas penampangnya 0 cm dihubungkan dengan pipa datar yang luas penampangnya 50 cm. Jika laju air di pipa = 6 m/s, sedangkan tekanannya 300 kpa. Maka laju air di dalam pipa adalah.. 0,4 m/s. 0,8 m/s C., m/s D. 3 m/s E. 4 m/s 7. Tentukanlah tinggi H agar air terpancar sejauh 3 meter! H ir 60 o x = 3 meter. 3 meter. meter C. meter D. 4 3 meter E. 6 meter 8

9 8. Sebuah logam C merupakan campuran dari logam dan logam (ρ = 0 g/cm 3, ρ = 0 g/cm 3 ). Jika logam C di udara massanya 00 gram dan di air massanya tampak 85 gram, maka massa logam adalah.. 5 gram. 30 gram C. 66,67 gram D. 00 gram E. 33,33 9