Bank Soal Fisika SMA Penerapan Hukum Bernoulli

Diketahui:

Perbandingan luas penampang $\frac{A_1}{A_2}$ = 2

Perbedaan tinggi air $h$ = 20 cm = 0,2 m

Percepatan gravitasi $g$ = 10 m/s²

Ditanya:

Kecepatan laju aliran $v_2$ = ?

Jawab:

Venturimeter merupakan sebuah alat untuk mengukur laju aliran fluida. Cara membaca alat ini adalah dengan cara membaca beda ketinggian fluida pada pipa yang ada di atas venturimeter. Besarnya laju aliran fluida yang mengalir melewati venturimeter dapat dicari dengan persamaan berikut.

$v_1=\sqrt{\frac{2gh}{\left(\frac{A_1}{A_2}\right)^2-1}}$

$g$ merupakan percepatan gravitasi (10 m/s²), $h$ merupakan perbedaan tinggi fluida pada pipa (m), serta $A_1$ dan $A_2$ masing-masing adalah luas penampang besar dan kecil dari venturimeter (m²).

Pertama, cari laju aliran $v_1$ terlebih dahulu.

$v_1=\sqrt{\frac{2gh}{\left(\frac{A_1}{A_2}\right)^2-1}}$

$=\sqrt{\frac{2\left(10\right)\left(0,2\right)}{\left(2\right)^2-1}}$

$=\sqrt{\frac{4}{3}}$

$=\frac{2}{\sqrt{3}}$

$=\frac{2}{1,7}$ (masukkan $\sqrt{3}$ = 1,7)

$=1,18$ m/s

Lalu, cari laju aliran $v_2$ melalui persamaan kontinuitas. Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dalam dari satu tempat ke tempat lain. Persamaan ini menyatakan bahwa debit fluida yang mengalir akan selalu sama dari satu titik ke titik lain selama tidak ada rugi-rugi aliran. Persamaan ini dinyatakan dalam

$Q_1=Q_2$

$A_1v_1=A_2v_2$

dimana $A$ merupakan luas penampang media aliran (m2) dan $v$ merupakan kecepatan aliran (m/s).

$A_1v_1=A_2v_2$

$v_2=\frac{A_1}{A_2}v_1$

$=2\left(1,18\right)$

$=2,36$ m/s

Jadi, maka laju aliran $v_2$ adalah 2,36 m/s.