contoh fluida dinamis dan statis

7/23/2019 Contoh Fluida Dinamis Dan Statis

http://slidepdf.com/reader/full/contoh-fluida-dinamis-dan-statis 1/10

Soal Tekanan Terukur, Tekanan gauge dan Tekanan absolut

Contoh soal 1 :

Sebuah kapal selam menyelam hingga kedalaman 200 meter.

Berapakah tekanan yang dialami kapal selam tersebut ? anggap saja g = 10 m/s2

iket : h = 200 m

!assa jenis air laut "r # = 1$0% & 10% kg/m% = 10%0 kg/m%

"lihat tabel massa jenis#

'ekanan atmos(ir "pa# = 1 atm = 1 & 10) */m2 = 1 & 10) "+gm/s2#/m2 =

1 & 10) +g/ms2

g = 10 m/s2

it : p ?

Penyelesaian :

p = pa , pgh

p =1 x10) Kg /ms2 , "10%0 Kg /m% #"10 m / s2 #"200 m#

p =1 x10) Kg /ms2 , 20-0000 Kg /ms2

p =1 x10) Kg /ms2 , 20$- x10) Kg /ms2

p = 21$- x10) Kg /ms2

p = 21$- x10) N /m2

p = 21$- x10) Pa "a = asal#

Catatan :

Pertama, air laut bisa dianggap seperti adah terbuka$ sehingga tekanan atmos(ir

dimasukkan dalam

perhitungan.

Kedua$ perhatikan satuannya.

Contoh soal 2 :

Sebuah penampung air setinggi 10 meter penuh terisi air. ika permukaan

penampung air tersebut tertutup$ berapakah tekanan air pada dasar adah ?

anggap saja g = 10 m/s2

iket : h = 10 m

!assa jenis air " p# = 1$00 & 10% kg/m% = 1000 kg/m%

"lihat tabel massa jenis#

'ekanan atmos(ir "pa# = 1 atm = 1 & 10) */m2 = 1 & 10) "+gm/s2#/m2 =

1 & 10) +g/ms2

g = 10 m/s2

it : ?

p = pgh

p = "1000 Kg /m% #"10 m/ s2 #"200 m#

p = 2.000.000 Kg /ms2

p = 20 x10) Kg /ms2

p = 20 x10) N /m2

p = 20 x10) Pa

catatan :

adah tertutup sehingga tekanan atmos(ir tidak dimasukkan dalam perhitungan.



Contoh soal % :

3ihatlah gambar di baah ini 4

+etinggian kolom air "kanan# = )0 m$ sedangkan ketinggian kolom 5at air lain

"kiri# = %0 m.

Berapakah massa jenis alias kerapatan 5at air lain ?enyelesaian :

iket : g = 10 m/s2

h air "h1# = )0 m

massa jenis air "r 1# = 1$00 & 10% kg/m% = 1000 kg/m%

h airan lain "h2# = %0 m

it : massa jenis airan lain " p2# ?

pa , p1 gh1 = pa , p2 gh2

'ekanan atmos(ir "a# dan perepatan gra6itasi "g# sama$ sehingga dilenyapkan

p 1 h1 = p2 h2

p2 =h1

h2(p1 )

p2 =50cm

30cm (1000 kg /m3)

p2 =1---$7 Kg /m3



Soal Prinsip Pascal Contoh soal 1 :

iket : 81 "penampang keil# = 100 m2

82 "penampang besar# = 2)0 m2

91 "9 masuk#= 200 *

it : 92 ?

enyelesaian :

p masuk = p keluar

F 1

A1masuk =

F 2

A2keluar

200 N

100cm2 =

F 2

250cm2

F 2 =

(200 N )(250cm2)

100cm2

F 2 = (200 N ) (2,5 )

F 2 = )00 N

Contoh soal 2 :

Cairan yang ada dalam bejana = oli



iket : 81 "penampang keil# = 100 m2 = 100 & 10; m2 = 0$01 m2

82 "penampang besar# = 2)0 m2 = 2)0 & 10; m2 = 0$02) m2

!assa beban = 200 kg

!assa jenis oli "r # = 7<0 +g/m%+etinggian kolom oli "h# = 2 meter

g = 10 m/s2

it : Berapakah gaya masuk minimum "9# agar beban berada dalam keadaan

seimbang "beban tidak bergerak# ?

enyelesaian :

'ekanan pada penampang besar = 'ekanan pada penampang keil

F

A penampang besar = F

A penampang keil , r gh "tekanan oli#

200kg

10m / s¿(¿¿ 2)

¿¿¿

=

F 2

0,01m2+(780kg/m3 ) (10m/s2 )(2m)

2000kgm/ s2

0,025m2 =

F 2

0,01m2+15.600 kg /m2

80.000 kg /ms2 =

F 2

0,01m2+15.600 kg /ms2

" 80.000 kg /ms2

#" 15.600kg/ms2 # =

F 2

0,01m2

64.400 kg /ms2

=

F 2

0,01m

2



F 2 = " 64.400 kg /ms

2

#" 0,01m2

#

F 2 = 644kgm/ s2

F 2 = -;; N

Soal Prinsip Archimedes

Contoh soal 1 :

Sebuah batu bermassa ;0 +g berada di dasar sebuah kolam. ika 6olume batu =

0$2 m%$ berapakah gaya minimum yang diperlukan untuk mengangkat batu

tersebut ?iket : !assa batu "m# = ;0 +g

olume batu "# = 0$02 m%

!assa jenis air = 1000 +g/m%

g = 10 m/s2

it : 9min?

enyelesaian :

F apung = w

9 apung = m g m= p!

9 apung = p g!

9 apung = "1000 +g/m%#"10 m/s2#"0$02 m%#



9 apung = 200 +gm/s2

9 apung = 200 *

Berat batu "# = mg

Berat batu = ";0 kg#"10 m/s2#Berat batu = ;00 kgm/s2

Berat batu = ;00 *

adi$ >aya minimum yang diperlukan untuk mengangkat batu :

Berat batu >aya apung = ;00 * 200 * = 200 *eton.

"seolaholah massa batu hanya 20 +g#

Contoh soal 2 :

Berat benda di udara = )000 +gm/s2 dan berat benda tersebut dalam air = ;000

+gm/s2 . ika massa jenis benda = 2000 +g/m%$ berapakah massa dan 6olume benda tersebut ? g = 10 m/s2

iket : erepatan gra6itasi "g# = 10 m/s2

!assa jenis benda = 2000 +g/m%

!assa jenis air = 1000 +g/m%

Berat benda di udara = )000 +gm/s2

Berat benda dalam air = ;000 +gm/s2

it : Berapakah massa dan 6olume benda tersebut ?

enyelesaiaan:

>aya apung "9 apung# = Berat benda di udara Berat benda dalam air 9 apung = )000 +gm/s2 ;000 +gm/s2

9 apung = 1000 +gm/s2

9 apung = Berat air yang dipindahkan

9 apung = "massa air#"g#

9 apung = "6olume air yang dipindahkan#"massa jenis air#"g#

olume air yang dipindahkan = F apung

( MassaJenisAir)(g)

olume air yang dipindahkan =1000 kgm/s2

(1000 kg/m3 )(10m/s2)

olume air yang dipindahkan =1000

10000 m%

olume air yang dipindahkan = 0$1 m%

olume air yang dipindahkan = olume benda yang menyelam dalam air

adi volume benda = 0,1 m3



!assa benda = ?

p =m

v

m = p! m = "2000 Kg /m% #"0$1 m% #

m = 200 Kg

!assa benda = 200 +g

Contoh soal 3 :

Berapakah 6olume helium yang diperlukan apabila sebuah balon harus

mengangkat )00 +g beban ?

iket : !assa jenis helium = 0$17<- +g/m%

!assa jenis udara = 1$2@% +g/m%

it : Berapakah 6olume helium ?

enyelesaian :

Gaya apung = Berat udara yang dipindahkan = Berat beban Berat helium

>aya apung = Berat beban , berat helium

>aya apung = "massa beban#"g# , "massa helium#"g#

>aya apung = "massa beban , massa helium#g .......................... persamaan 1

>aya apung = Berat udara yang dipindahkan

>aya apung = "massa udara yang dipindahkan#"g# ..................... persamaan 2

"u#stitusi persamaan 1 dan persamaan 2 :

"massa beban , massa helium#"g# = "massa udara yang dipindahkan#"g#

massa beban , massa helium = massa udara yang dipindahkan

)00 kg , " p helium#"! helium# = " p udara#"! udara#

)00 kg = " p udara#"! udara# " p helium#"! helium#

!olume udara yang dipindahkan "! udara# = !olume helium yang mengisi balon "! helium#

)00 kg = " p udara p helium#"#

! =500kg

p udara− p helium

! =500kg

1,293kg /m3−0,1786 kg /m3

! =500kg

1,1144 kg /m3



! = ;;<$7 m%

Ani adalah 6olume helium minimum yang diperlukan untuk mengangkat beban di

permukaan bumi. 8gar si balon bisa mengapung lebih tinggi$ 6olume helium perlu

ditambah. olume helium perlu ditambah karena massa jenis udara berkurangterhadap ketinggian.

Soal Viskositas (Kekentalan)

Contoh $oal 1

Sebuah bola besi yang berjarijari 0$2 m " p b= ).000 kg/m%# dijatuhkan ke dalam

sebuah drum yang berisi minyak. ika koe(isien 6iskositas minyak = 11 & 102

kg/ms$ maka hitunglah keepatan terminalnya4

iketahui : $ = 0$2 m = 2 & 10 % m

p( = @00 kg/m%

p b = ).000 kg/m%

= 11 & 102

kg/ms



itanyakan: ' = ...?

enyelesaian:

' =2 R

2g

9η " p b p( #

=

2 x 10−3 ¿210¿2 ¿¿

").000 @00#

= 0$1-) m/s

adi$ keepatan terminal bola besi sebesar 0$1-) m/s.

Soal Persamaan Kontiunitas

Contoh $oal 1

ada sebuah sungai baah tanah air mengalir dari hulu ke hilir. +ita anggap

sungai berbentuk lingkaran dengan diameter bagian hulu sebesar - m dan bagian

hilir 10 m. ika kelajuan aliran air pada sungai bagian hulu sebesar 10 m/s$ maka

hitunglah kelajuan aliran air pada sungai bagian hilir4

iketahui : d1 = 10 m

d2 = - m

61 = 10 m/s

itanyakan: 62 = ...?

enyelesaian :

81 61 = 8262 62 =

A1V

1

A2

=d ᴫ 1

2

d ᴫ2

2 v

1

=

d1

2

d2

2 v1

= ( 610 )2

10

= %$- m/s

adi$ kelajuan aliran air di sungai bagian hilir sebesar %$- m/s.

Soal Turbulensi



Contoh $oal

8ir mengalir dalam pipa yang berdiameter 2$) m dengan keepatan ratarata 0$)

m/s. ika koe(isien 6iskositas air 0$01 a s dan massa jenisnya 1 g/m %$ maka

tentukan debit aliran air$ bilangan eynold$ dan jenis aliran yang terjadi4iketahui : d = 2$) m = 2$)0 D 102 m

6 = 0$) m/s

= 0$01 a s = 10 % *s/m2

E= 1 g/m% = 1.000 kg/m%

itanyakan: a. F = ... ?

b. * = ... ?

. enis aliran = ... ?

enyelesaian :

a. F = 8 G 6 =πd ²

4 G6 = ᴫ (6,25 x10−4 ) x 0,5

4

= 7$<12) & 10) m%/s

= 7$<12) & 102 liter/s

= 0$2;) liter/s

b. * = p x v x d

η =¿

1.000 x 0,5 x (2,5 x10−2 )

10−3

= 1$2) D 10;

= 12.)00

. karena * H %.000$ maka terjadi aliran turbulen.

contoh fluida dinamis dan statis

Documents