);

Contoh soal debit, persamaan kontinuitas dan pembahasan

Postingan ini membahas contoh soal debit fluida dan persamaan kontinuitas yang disertai pembahasannya. Debit menunjukkan banyaknya air yang mengalir pada suatu luas penampang dalam waktu satu sekon.

Rumus debit air
Q =
V
t
= v . A
Persamaan kontinuitas
A1 . v1 = A2 . v2

Keterangan:

  • Q = debit air (m3/s)
  • V = Volume (m3)
  • t = waktu (s)
  • v = kecepatan fluida (m/s)
  • A = luas penampang (m2)

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal debit, persamaan kontinuitas dan pembahasannya dibawah ini.

Contoh soal 1

Air mengalir didalam sebuah pipa berjari-jari 7 cm dengan kecepatan 10 m/s. Debit air adalam pipa adalah…

A. 22 x 10-3 m3/s
B. 35 x 10-3 m3/s
C. 72 x 10-3 m3/s
D. 117 x 10-3 m3/s
E. 154 x 10-3 m3/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • r = 7 cm = 0,07 m
  • v = 10 m/s

Cara menghitung debit sebagai berikut:

→ Q = v . A
→ Q = v . π r2
→ Q = 10 m/s .
22
7
(0,07 m)2
→ Q = 154 x 10-3 m3/s

Soal ini jawabannya E.


Contoh soal 2

Sebuah bak kosong mempunyai volume 1m3 diisi air melalui kran dengan luas penampang 1 cm2. Jika kecepatan air yang keluar dari kran 5 m/s maka bak akan penuh dalam waktu…

A. 500 s

B. 1000 s

C. 2000 s

D. 2500 s

E. 4000 s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • V = 1 m3
  • A = 1 cm2 = (0,01 m)2 = 10-4 m2
  • v = 5 m/s

Yang ditanya pada soal ini adalah waktu (t). Cara menghitung t sebagai berikut:

V
t
= v . A
1 m3
t
= 5 m/s . 10-4 m2
→ t =
1 m3
5 x 10-4 m3/s
= 2.000 sekon

Jadi soal ini jawabannya C.


Contoh soal 3

Bak kosong berukuran 2 m x 1,5 m x 1 m diisi air melalui sebuah kran. Jika bak terisi penuh selama 10 menit maka debit air kran adalah…

A. 0,5 x 10-2 m3/s
B. 1,0 x 10-2 m3/s
C. 2, 0 x 10-2 m3/s
D. 3,0 x 10-2 m3/s
E. 6 x 10-2 m3/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • V = 2 m x 1,5 m x 1 m = 3 m3
  • t = 10 menit = 10 x 60 s = 600 s

Cara menghitung debit soal ini sebagai berikut:

→ Q =
V
t

→ Q =
3 m3
600 s
= 0,5 x 10-2 m3/s

Jadi soal ini jawabannya A.


Contoh soal 4

Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar dibawah ini.

Contoh soal persamaan kontinuitas nomor 4
Contoh soal persamaan kontinuitas nomor 4

Jika luas penampang A1 = 10 cm2, A2 = 4 cm2 dan laju zat cair v2 = 4 m/s maka besar v1 adalah…

A. 2,4 m/s

B. 2,0 m/s

C. 1,6 m/s

D. 1,0 m/s

E. 0,5 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Untuk menjawab soal ini kita gunakan:

→ A1 . v1 = A2 . v2
→ 10 cm2 . v1 = 4 cm2 . 4 m/s
→ 10 . v1 = 16 m/s
→ v1 = 1,6 m/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 5

Perhatikan gambar penampang pipa dibawah ini:

Penampang pipa nomor 5
Penampang pipa nomor 5

Air mengalir dari A ke B kemudian ke C. Perbandingan luas penampang A dengan C adalah 8 : 3. Jika kecepatan air di A adalah v maka kecepatan air di C adalah…

A. 8v

B. 8/3 v

C. v

D. 3/8 v

E. 1/8 v

Pembahasan / penyelesaian soal

Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus dibawah ini:

→ AA . vA = AC . vC
→ 8 . v = 3 . vC
→ vC =
8
3
v

Jadi soal ini jawabannya B.


Contoh soal 6

Perhatikan gambar dibawah ini.

Contoh soal persamaan kontinuitas nomor 6
Contoh soal persamaan kontinuitas nomor 6

Jika kecepatan fluida ideal pada penampang A1 = 20 m/s, luas penampang A1 = 20 cm2 dan luas penampang A2 = 5 cm2 maka kecepatan fluida pada A2 adalah…

A. 100 m/s

B. 80 m/s

C. 20 m/s

D. 5 m/s

E. 1 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal nomor 6 sebagai berikut:

→ A1 . v1 = A2 . v2
→ 20 cm2 . 20 m/s = 5 cm2 . v2
→ v2 =
400 m/s
5
= 80 m/s

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 7

Air mengalir dalam pipa dengan bentuk seperti gambar dibawah ini:

Penampang pipa nomor 7
Penampang pipa nomor 7

Jika luas penampang A1 adalah 2 kali luas penampang A2 maka perbandingan v1 : v2 adalah …

A. 4 : 1

B. 2 : 1

C. 1 : 1

D. 1 : 2

E. 1 : 4

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui A1 = 2 A2. Maka perbandingan kecepatan pipa 1 dengan pipa 2 sebagai berikut:

→ A1 . v1 = A2 . v2
→ v1 : v2 = A2 : A1 = A2 : 2A2
→ v1 : v2 = 1 : 2

Soal ini jawabannya D.

You cannot copy content of this page