Fluida dinamis: persamaan kontinuitas, asas Bernoulli, viskositas, hukum Stokes. Aplikasi: gaya angkat sayap pesawat, venturimeter, pipa pitot, alat penyemprot, Torricelli.
asas Bernoulli: P + 1/2 rho.v^2 + rho.g.h = konstan
venturimeter dengan/tanpa manometer
gaya angkat sayap pesawat: F = (P_bawah - P_atas).A
teorema Torricelli: v = sqrt(2.g.h)
viskositas & hukum Stokes: F_drag = 6.pi.eta.r.v
Contoh soal Fluida Dinamis dan pembahasannya
5 soal pilihan ganda berikut diambil dari bank soal SekolahSMA, lengkap dengan pembahasan langkah demi langkah. Coba kerjakan dulu sebelum membaca pembahasannya.
SOAL 1
Debit fluida (Q) yang mengalir melalui pipa dengan luas penampang A dan kecepatan aliran v dirumuskan sebagai...
A.Q = A . v ✓ Jawaban benar
B.Q=A/v
C.Q=v/A
D.Q=A+v
E.Q=ρ . A . v
Pembahasan
Konsep: Debit (Q) adalah volume fluida yang melewati suatu penampang per satuan waktu. Diturunkan dari Q = volume/waktu = (A x v x t)/t = A x v.
Jawaban benar: A -- Q = A . v. Volume yang lewat dalam waktu t adalah A x (v.t), dibagi t menghasilkan A.v. Cek satuan: m2 x m/s = m3/s (volume per detik), benar untuk debit.
Tips: Ingat 'A-V': debit = luas dikali kecepatan. Cek satuan m2 x m/s = m3/s; A selalu DIKALI v.
SOAL 2
Asas Bernoulli untuk fluida ideal mengatakan jumlah tiga suku berikut adalah konstan di sepanjang pipa, kecuali...
A.Tekanan P
B.Energi kinetik per volume (1/2 rho.v2
C.Energi potensial per volume (rho.g.h)
D.Energi panas (Q.dT) ✓ Jawaban benar
E.Semua suku di atas terjumlahkan
Pembahasan
Konsep: Asas Bernoulli untuk fluida ideal: P + 1/2.rho.v2 + rho.g.h = konstan, yaitu jumlah tekanan, energi kinetik per volume, dan energi potensial per volume.
Jawaban benar: D -- Energi panas (Q.dT) BUKAN bagian dari asas Bernoulli. Bernoulli berlaku untuk fluida ideal tanpa gesekan/kalor, sehingga suku panas tidak ikut. Soal meminta 'kecuali', jawabannya D.
Tips: TRIK INGAT: Bernoulli = 'P-K-T' (Tekanan + Kinetik + Tinggi). Tiga suku saja. Kalau ada gesekan/panas, Bernoulli TIDAK berlaku - pakai persamaan energi umum.
SOAL 3
Pesawat terbang dapat terangkat ke atas karena bentuk sayap yang khusus. Pernyataan yang BENAR mengenai aliran udara di sekitar sayap pesawat adalah...
A.Kecepatan udara di bawah sayap > di atas, sehingga tekanan di bawah < di atas
B.Kecepatan udara di atas dan bawah sama, gaya angkat dari mesin saja
C.Tekanan di atas sayap > di bawah karena gaya gravitasi
D.Sayap pesawat tidak terkait dengan tekanan udara
E.Kecepatan udara di atas sayap > di bawah, tekanan di atas < di bawah ✓ Jawaban benar
Pembahasan
Konsep: TRIK INGAT: 'Cepat-Kecil-Naik' = di atas sayap udara CEPAT, tekanan KECIL, pesawat NAIK.
Jawaban benar: E.
Tips: TRIK INGAT: 'Cepat-Kecil-Naik' = di atas sayap udara CEPAT, tekanan KECIL, pesawat NAIK. Sayap pesawat = airfoil. Kuncinya bentuk asimetris atas-bawah.
Rincian jawaban E: Kecepatan udara di atas sayap > di bawah, sehingga tekanan di atas < di bawah, lalu pesawat terangkat
SOAL 4
Gaya angkat (L) sayap pesawat dengan luas A, tekanan udara di bawah Pb, dan tekanan di atas Pa, dirumuskan...
A.L = (Pa - Pb) . A
B.L = (Pb - Pa) . A ✓ Jawaban benar
C.L = (Pa + Pb) . A
D.L = Pa . Pb . A
E.L = A / (Pb - Pa)
Pembahasan
Konsep: Gaya angkat sayap adalah selisih gaya tekan bawah dan atas: L = (Pb - Pa) . A, dengan Pb > Pa.
Jawaban benar: B -- Gaya dari bawah (Pb.A, ke atas) dikurangi gaya dari atas (Pa.A, ke bawah) memberi resultan L = (Pb - Pa).A yang bernilai positif (ke atas) karena Pb > Pa.
Tips: Gaya = tekanan x luas; urutkan 'BAWAH - ATAS' agar hasil positif: L = (Pb - Pa).A.
SOAL 5
Pada venturimeter (pipa horizontal dengan bagian sempit di tengah), dua tabung tekanan vertikal dipasang di pipa lebar dan pipa sempit. Manakah pernyataan yang BENAR?
A.Cairan di tabung pipa sempit lebih tinggi dari tabung pipa lebar
B.Cairan di tabung pipa lebar lebih tinggi dari tabung pipa sempit ✓ Jawaban benar
C.Tinggi cairan di kedua tabung sama
D.Tinggi cairan di tabung tidak bergantung pada kecepatan
E.Tabung tidak terkait dengan tekanan pipa
Pembahasan
Konsep: TRIK INGAT: 'Pipa sempit, tekanan kerdil'.
Jawaban benar: B.
Tips: TRIK INGAT: 'Pipa sempit, tekanan kerdil'. Tabung di pipa sempit cairan PENDEK karena P kecil. Selisih h cairan = besarnya selisih tekanan. Lebar=tinggi, sempit=pendek.
Latihan soal Fluida Dinamis
Tersedia 60 soal latihan Fluida Dinamis dengan pembahasan langkah demi langkah, plus Kak Guru AI yang menjelaskan konsep 24/7. Mulai gratis tanpa kartu kredit.