Pembahasan Soal Cobaan Nasional Wacana Fluida

Fluida ialah salah satu topik yang sering timbul dalam cobaan nasional bidang studi fisika. Materi yang sering keluar yakni tekanan hidrostatis dan desain Hukum Bernoulli ihwal kebocoran. Related topics :

Tekanan Hidrostatis
Hukum Archimedes
Hukum Pascal
Tegangan Permukaan

Model soal yang pernah keluar dalam cobaan nasional antara lain menghubungkan desain fluida dinamis dengan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan , perbandingan tekanan yang dihasilkan oleh dua jenis fluida , dan menyeleksi waktu yang dikehendaki untuk sebuah fluida meraih tanah dari titik kebocoran.

Model Soal :

(UN 2006/2007)
Dua ember A dan B diisi dengan zat cair yang berlainan massa jenisnya dengan ketinggian yang sama. Jika tekanan di dasar A sama dengan ⅘ tekanan di dasar B dan massa jenis zat cair A 1000 kg/m³ , maka massa jenis zat cair B yakni ….

A. 1250 kg/m³ C. 3000 kg/m³ E. 5000 kg/m³

B. 2500 kg/m³ D. 4000 kg/m³

Pembahasan :
P_a = ⅘ P_b.
⇒ ρ_a.g.h = ⅘ ρ_b.g.h
⇒ ρ_a = ⅘ ρ_b
⇒ ρ_b = ⁵⁄₄ ρ_a
⇒ ρ_b = ⁵⁄₄ (1000)
⇒ ρ_b = 1250 kg/m³
Jawaban : A.
(UN 2007/2008) Perhatikan gambar di bawah ini!

Apabila ikan berada dalam akuarium seumpama terlihat pada gambar , maka tekanan yang dialami oleh ikan tersebut yakni …

A. 2000 N/m² C. 6000 N/m² E. 12000 N/m²

B. 4000 N/m² D. 10000 N/m²

Pembahasan :
Diketahui massa jenis air yakni 1000 kg/m³ dan gravitasi 10 m/s². Ikan berada pada kedalaman h = 60 − 40 = 20 cm dari permukaan air. Dengan demikian , ikan akan mengalami tekanan hidrostatis sebesar :
P_h = ^W⁄_A = ρ_c.g.h
⇒ P_h = 1000 (10) (20 x 10^-2)
⇒ P_h = 2000 N/m²
Jawaban : A.
(UN 2007/2008) Perhatikan bencana kebocoran tangki air pada lubang P dari ketinggian tertentu pada gambar berikut!

Air yang keluar dari lubang P akan jatuh ke tanah setelah waktu t = ….

A. ⅕√5 s C. ½√5 s E. 2√5 s

B. ¼√5 s D. √5 s

Pembahasan :

Kecepatan air yang keluar dari lubang P sanggup dijumlah dengan aturan Bernoulli yakni :

v = √ 2.g.h

v = √ 2 (10) (1)

v = √ 20

v = 2√5 m/s
v_x = 2√5 m/s
Karena jarak dalam arah mendatar dipahami yakni 2m , maka kita sanggup gunakan rums GLB untuk mengkalkulasikan waktunya , selaku berikut :

t = x = 2

v_x 2√5

t = 1 . √5

√5 √5

t = 1 √5 s

5

Jawaban : A.
(UN 2006/2007)
Sebuah tabung berisi sarat zat cair (ideal). Pada dindingnya sejauh 20 cm dari permukaan atas terdapat lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung) , sehingga zat cair menyembur seumpama pada gambar di bawah ini.

Berapa besar kecepatan pancaran air tersebut dari lubang kecil …..

A. 1 ,0 m/s C. 3 ,0 m/s E. 5 ,5 m/s

B. 2 ,0 m/s D. 5 ,0 m/s

Pembahasan :
Kecepatan air dari lubang kecil yakni :

v = √ 2.g.h

v = √ 2 (10) (20 x 10^-2)

v = √ 4

v = 2 m/s
Jawaban : B.
(UN 2005/2006)
Sebuah tabung berisi zat cair. Pada dindingnya terdapat lubang kecil yang jauh lebih kecil dari penampang tabung , sehingga zat cair menyembur seumpama terlihat pada gambar di bawah ini.

Besarnya x yakni ….

A. 20 cm C. 40 cm E. 80 cm

B. 30 cm D. 60 cm

Pembahasan :
Untuk mengkalkulasikan x atau jarak dalam arah horizontal , kita mesti mencari kecepatan pancar air dan waktu yang dikehendaki air untuk meraih tanah. Ingat , untuk mengkalkulasikan kecepatan dilihat kedalaman lubang dari permukaan air yakni h = 100 – 80 = 20 cm.
Kecepatan pancar air :

v = √ 2.g.h

v = √ 2 (10) (20 x 10^-2)

v = √ 4

v = 2 m/s
Waktu yang dikehendaki untuk meraih tanah sanggup dijumlah dengan rumus GLBB , yakni :
y = ½ g.t²
⇒ 80 x 10^-2 = ½ (10) t²
⇒ 8 x 10^-2 = ½ t²
⇒ 16 x 10^-2 = t²
⇒ t = 4 x 10^-1
⇒ t = 0 ,4 s.
Maka jarak yang ditempuh dalam arah mendatar yakni :
x = v.t
x = 2 (0 ,4)
x = 0 ,8 m
x = 80 cm.
Soal seumpama ini juga sanggup dijalankan dengan rumus cepat di bawah ini , dengan catatan dari gambar diketauhi Δh = 100 – 80 = 20 cm dan h₂= 80 cm sehingga diperoleh :

x = 2 √ Δh x h₂

x = 2 √ 20 (80)

x = 2 √ 1600

x = 2 (40)
x = 80 cm.
Jawaban : E.