Soal 1
Air mengalir dengan kelajuan 2,5 m/s melalui pipa penyemprot yang radius dalamnya 7 mm. (a) Berapakah radius mulut pipa agar air menyemprot keluar dengan kelajuan 10 m/s? dan (b) Berapakah debit air yang melalui pipa jika dinyatakan dalam liter/menit?
Jawab:
Diketahui kecepatan v1 = 2,5 m/s, jari-jari r1 = 7 mm, kecepatan air di mulut pipa, v2 = 10 m/s
(a) dengan konsep kontinuitas
v1A1 =v2A2
v1r12 = v2r22
2,5 x (7)2 = (10)r22
r2 = 14 mm
(b) Debit (Q) = v1A1 = 2,5 x π(7 x 10-3)2 = 385 x 10-6 m3/s
Karena 1 m3 = 1000 liter dan 1 sekon = 1/60 menit, maka
Q = 23,1 L/menit
Soal 2
Air yang mengalir keluar dari sebuah keran dengan kelajuan 5 m/s digunakan untuk mengisi sebuah bak mandi berukuran 80 cm x 50 cm x 120 cm. Jika luas mulut keran adalah 0,80 cm2. Berapa lamakah bak mandi itu penuh dengan air?
Jawab:
Diketahui kecepatan air dalam mulut keran v = 5 m/s, volume bak mandi V = 0,8 x 0,5 x 1,2 m3 = 0,48 m3, Luas mulut keran A = 0,8 x 10-2 m2, maka
Debit yang keluar dari mulut keran = debit yang masuk dalam bak
vA = V/t
t = V/(vA) = 0,48/(5 x 0,8 x 10-2) = 12 detik = 0,2 menit
Soal 3
Daya keluaran jantung seorang atlet selama melakukan aktivitas berat sekitar 8,0 W. Jika tekanan darah meningkat menjadi 20 kPa ketika darah mengalir melalui jantung atlet, tentukan laju aliran darah dalam liter per menit.
Jawab:
Diketahui daya keluaran atlet = 8,0 W, dan tekanan darah atlet = 20 kPa = 20 x 103 Pa, maka laju aliran darah adalah
Q = daya/tekanan = 8,0/(20 x 103) = 4 x 10-4 m3/s
Q = 0,24 L/menit
Soal 4
Air terjun setinggi h di gunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Setiap detik mengalir 10 m³. Jika efisien generator adalah 55% dan daya yang dihasilkan sebesar 1100 kW. Tentukan h air!
Jawab:
Debit air = 10 m3/s, efisiensi generator η = 55%, daya yang dihasilkan generator Pout = 1100 x 103 W.
Air terjun memiliki energi potensial EP = mgh = ρVgh, ini sebagai energi masukan (input), maka daya input air adalah
Pin = EP/t = ρVgh/t
= ρ(V/t)gh
Pin = ρQgh = 1000 x 10 x 10 x h = 105h
Efisiensi generator adalah
η = (Pout/Pin) 100%
0,55 = 1100 x 103/(105h)
h = 20 m
Soal 5
Bendungan air setinggi 40 m dimanfaatkan untuk PLTA dengan debit aliran air 10 m³/s dan efisiensi generator yang digunakan adalah 40 %. Tentukan daya rata-rata yang dihasilkan generator!
Jawab:
Ketinggian air terjun h = 30 m ; debit air Q = 10 m³/s ; efisiensi η = 40 % ; massa jenis air 𝜌 air = 1000 kg/m3.
Seperti soal 4, kita peroleh
Pin = ρQgh = 1000 x 10 x 10 x 40 = 4 x 106 W
Efisiensi generator adalah
η = (Pout/Pin) 100%
40% = (Pout/4 x 106) 100%
0,4 = Pout/(4 x 106)
Pout = 1,6 x 106 W = 1,6 MW
Air mengalir dengan kelajuan 2,5 m/s melalui pipa penyemprot yang radius dalamnya 7 mm. (a) Berapakah radius mulut pipa agar air menyemprot keluar dengan kelajuan 10 m/s? dan (b) Berapakah debit air yang melalui pipa jika dinyatakan dalam liter/menit?
Jawab:
Diketahui kecepatan v1 = 2,5 m/s, jari-jari r1 = 7 mm, kecepatan air di mulut pipa, v2 = 10 m/s
(a) dengan konsep kontinuitas
v1A1 =v2A2
v1r12 = v2r22
2,5 x (7)2 = (10)r22
r2 = 14 mm
(b) Debit (Q) = v1A1 = 2,5 x π(7 x 10-3)2 = 385 x 10-6 m3/s
Karena 1 m3 = 1000 liter dan 1 sekon = 1/60 menit, maka
Q = 23,1 L/menit
Soal 2
Air yang mengalir keluar dari sebuah keran dengan kelajuan 5 m/s digunakan untuk mengisi sebuah bak mandi berukuran 80 cm x 50 cm x 120 cm. Jika luas mulut keran adalah 0,80 cm2. Berapa lamakah bak mandi itu penuh dengan air?
Jawab:
Diketahui kecepatan air dalam mulut keran v = 5 m/s, volume bak mandi V = 0,8 x 0,5 x 1,2 m3 = 0,48 m3, Luas mulut keran A = 0,8 x 10-2 m2, maka
Debit yang keluar dari mulut keran = debit yang masuk dalam bak
vA = V/t
t = V/(vA) = 0,48/(5 x 0,8 x 10-2) = 12 detik = 0,2 menit
Soal 3
Daya keluaran jantung seorang atlet selama melakukan aktivitas berat sekitar 8,0 W. Jika tekanan darah meningkat menjadi 20 kPa ketika darah mengalir melalui jantung atlet, tentukan laju aliran darah dalam liter per menit.
Jawab:
Diketahui daya keluaran atlet = 8,0 W, dan tekanan darah atlet = 20 kPa = 20 x 103 Pa, maka laju aliran darah adalah
Q = daya/tekanan = 8,0/(20 x 103) = 4 x 10-4 m3/s
Q = 0,24 L/menit
Soal 4
Air terjun setinggi h di gunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Setiap detik mengalir 10 m³. Jika efisien generator adalah 55% dan daya yang dihasilkan sebesar 1100 kW. Tentukan h air!
Jawab:
Debit air = 10 m3/s, efisiensi generator η = 55%, daya yang dihasilkan generator Pout = 1100 x 103 W.
Air terjun memiliki energi potensial EP = mgh = ρVgh, ini sebagai energi masukan (input), maka daya input air adalah
Pin = EP/t = ρVgh/t
= ρ(V/t)gh
Pin = ρQgh = 1000 x 10 x 10 x h = 105h
Efisiensi generator adalah
η = (Pout/Pin) 100%
0,55 = 1100 x 103/(105h)
h = 20 m
Soal 5
Bendungan air setinggi 40 m dimanfaatkan untuk PLTA dengan debit aliran air 10 m³/s dan efisiensi generator yang digunakan adalah 40 %. Tentukan daya rata-rata yang dihasilkan generator!
Ketinggian air terjun h = 30 m ; debit air Q = 10 m³/s ; efisiensi η = 40 % ; massa jenis air 𝜌 air = 1000 kg/m3.
Seperti soal 4, kita peroleh
Pin = ρQgh = 1000 x 10 x 10 x 40 = 4 x 106 W
Efisiensi generator adalah
η = (Pout/Pin) 100%
40% = (Pout/4 x 106) 100%
0,4 = Pout/(4 x 106)
Pout = 1,6 x 106 W = 1,6 MW
Post a Comment for "Soal Debit Air dan Daya Air Terjun dan Pembahasan"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!