HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui...

30
FISIKA SMA KELAS XI / 2 HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA 1 fsi HANDOUT FISIKA KELAS XI/2 HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANNYA RIFKA OKTAVIANI 1305746

Transcript of HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui...

Page 1: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

1

fsi

HANDOUT FISIKA KELAS XI/2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANNYA

RIFKA OKTAVIANI 1305746

Page 2: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

2

fsi

IDENTITAS MATA PELAJARAN

SATUAN PENDIDIKAN : MA NEGERI 1 BUKITTNGGI

KELAS / SEMESTER : XI / II

PROGRAM KEAHLIAN : IPA

MATA PELAJARAN : FISIKA

ALOKASI WAKTU : 12 JP

PETUNJUK BELAJARA. PETUNJUK SISWA

1. Mulailah pembelajaran dengan membaca basmalah.

2. Pelajarilah peta konsep secra seksama terlebih dahulu.

3. Bacalah dan pahamilah handout yang diberikan dengan seksama.

4. Bacalah tahukah anda dan info untuk menambah wawasan dan pengetahuan.

5. Pahami dan diskusikanlah pertanyaan pertanyaan pada

6. Kerjakanlah soal latihan yang diberikan dengan cermat dan teliti.

7. Buatlah jawaban pertanyaan pertanyaan yang ada pada handout di buku tugasmu.

B. PETUNJUK GURU1. Bimbinglah siswa dalam menggunakan bahan ajar dalam proses pembelajaran

2. Bimbinglah siswa dalam mencari informasi lain dari berbagai sumber informasi

3. Membimbing siswa dalam menjawab pertanyaan yang ada pada bahan ajar

Page 3: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

A. KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli

(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan

menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,

prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu

pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan

kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab

fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang

kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan

masalah.

4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait

dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri,

bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai

kaidah keilmuan

3

fsi

KOMPETENSI YANG INGIN DICAPAI

Page 4: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

B. KOMPETENSI DASAR

1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya

melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya

2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti;

cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan

peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap

dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi

3.7 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi

4.7 Memodifikasi ide/gagasan proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida

4

fsi

Page 5: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

PETA KONSEP

5

fsi

FLUDA DINAMIK

HUKUM BERNOULLI PERSAMAAN KONTINUITAS

TEOREMA TORRICELLI

TANGKI BOCOR

GAYA ANGKAT PESAWAT

VENTURIMETER

Page 6: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

6

fsi

KATA KUNCIfluida gaya angkat pesawat

fluida dinamik penyemprot parfum obat nyamuk

hukum bernoulli

teorema torricelli

venturimeter

Page 7: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Gambar 1. Pesawat terbang di udara

jika kendaraan yang bergerak di darat mengukur kecepatan dengan menggunakan speedometer , lalu bagaimanakah dengan pesawat terbang? Seperti kamu ketahui, speedometer bergerak berdasarkan perputaran roda yang menyentuh daratan. Nah bagaimana dengan pesawat yang melayang di udara? Ingin tahu apa yang menyebabkan pesawat dapat terbang di udara,

7

fsi

Page 8: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

bagaimana dengan kecepatannya?,, ayo pelajari pada bab ini.

HUKUM BERNOULLI DAN PENERANNYA

1. Memformulasikan persamaan umum hukum bernoulli2. Menerapakan hukum bernoulili dalam kehidupan sehari-hari.

Sebelum mempelajari materi subbab ini, kerjakan soal-soal ini dibuku latiahan Anda. Jika berhasil mengerjakannya dengan baik, Anda akan mudah untuk mempelajari materi berikutnya.

1. (a) Apa defenisi massa jenis, kecepatan dan tekanan dan apa satuannya dalam SI?

(b) Nyatakan 1 g/cm3 kedalam kg/m3

(c) Massa jenis merupakan sifat khas dari suatu zat. Jelaskan maksud pernyataan ini

2. Sebuah lempeng beton berukuran 1,0m x0,5m x0,1m memiliki massa 110kg. Berapakah massa jenis benda tersebut?

Dalam fluida dinamik Anda akan mempelajari hukum-hukum dasar yang antara lain akan

dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. Kenapa pesawat dapat terbang di udara? Jika

kecepatan mobil yang sedang bergerak dapat diukur dengan speedometer bagaimanakah dengan

kecepatan pesawat terbang? Bagaimana prinsip kerja alat penyemprot obat nyamuk atau

parfum?....untuk menjawab pertanyaan pertanyaan tersebut ayo kita kita pelajari tentang hukum

bernoulli pada flida dinamik!!!

8

fsi

Pada subbab ini anda harus mampu:

Ayo Cek kemampuan Prasyaratan

A. Persamaan Umum Hukum Bernoulli

Page 9: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Suatu fluida bergerak dari titik A yang ketinggiannya h 1 dari permukaan tanah ke titik B yang

ketinggiannya h2 dari permukaan tanah. Pada pelajaran sebelumnya, Anda telah mempelajari

Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada suatu benda. Misalnya, pada benda yang

jatuh dari ketinggian tertentu dan pada

anak panah yang lepas dari busurnya.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik juga

berlaku pada fluida yang bergerak, seperti

pada Gambar 2 dibawah ini.

Gambar 2. Fluida bergerak dalam pipa yang ketinggian dan luas penampangnya yang berbeda. Fluida naik dari ketinggian

h1 ke h2 dan kecepatannya berubah dari v1

ke v2.

Gambar 3. Daniel bernoulli

Di ujung pipa satu, mengalir air dengan volume ΔV, bila kerapatan air adalah ρ maka

massa pada volume tersebut adalah Δm = ΔVρ. Energy potensial yang dimiliki massa adalah EP

= Δmgh. Fluida tak termampatkan maka pada ujung yang lainnya keluar air dengan volume yang

sama dan massa yang sama. Ujung kedua memiliki ketinggian yang berbeda dengan ujung

pertama. Dengan demikian, tenaga potensialnya berbeda meskipun massanya sama. Jika massa

9

fsi

FISIKA INSPIRATIF

Daniel Bernoulli adalah seorang seorang matematikawan dan fisikawan Swiss. Daniel Bernoulli lahir pada 8 Februari 1700 di Groningen, Republik Belanda. Ia adalah anak dari Johann Bernoulli, seorang ahli matematika di kota Groningen. Kakaknya yang bernama Nicolaus (II) Bernoulli dan pamannya, Jacob Bernoulli juga merupakan ahli matematika.Salah satu pemikirannya yang penting dalam dunia fisika adalah persamaan Bernoulli pada tabung arus yang digunakan untuk pengukuran kecepatan aliran karena tekanan. Ia merupakan salah satu dari banyak matematikawan terkemuka dalam keluarga Bernoulli .

Page 10: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Δm bergerak dari ujung 1 ke ujung 2 maka massa mengalami perubahan energi potensial

sebesar:

EP = mgh2 – mgh1 = p ∆v  (h2 – h1)………………………………….(1)

Perubahan energy kinetik massa:

EK = (½ mv22 – ½ mv12) = ½ p ∆ (v22 - v12) ……………………………………(2)

Saat fluida di ujung kiri fluida mendapat tekanan P1dari fluida di sebelah kirinya, gaya yang

diberikan oleh fluida di sebelah kirinya adalah F1= P1A1. Kerja yang dilakukan oleh gaya ini

adalah:

……….……………………..(3)

Pada saat yang sama fluida di bagian kanan memberi tekanan kepada fluida ke arah kiri.

Besarnya gaya karena tekanan ini adalah F2= -P2A2. Kerja yang dilakukan gaya ini.

……….……………………..(4)

Kerja total yang dilakukan gaya di sebelah kiri dan sebelah kanan ini adalah:

……….……………………..(5)

Besar usaha total ini sesuai dengan perubahan energi mekanik (Ep+ Ek) yang terjadi saat fluida

berpindah dari bagian penampang A1 ke A2

WTOTAL = EP + EK ……….………………………………………..(6)

Setelah disubstitusikan akan diperleh:

10

fsi

Page 11: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

………….(7)

kita bagi kedua ruas dengan ΔV kita memperoleh:

……….………… (8)

kita bisa mengubah persamaan tersebut menjadi:

……………..(9)

Sehingga hukum bernoulli dapat dinyatakan bahwa:

.

Persamaan matematisnya, dituliskan sebagai berikut.

p + ½ ρv2 +ρ gh =konstan ……….……………………..(10)

atau

……….……………………..(11)

dengan:

11

fsi

Jumlah dari tekanan (p), energi kinetik per satuan volume , dan energi potensial persatuan

volume mempunyai nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

Page 12: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

12

fsi

Fluida mengalir pada pipa dari ujung 1 ke ujung 2v1 = kecepatan pada ujung 1 v2 = kecepatan pada ujung 2 h1 = ketinggian ujung 1 h2 = ketinggian ujung 2 P1 = Tekanan pada ujung 1 P2 = Tekanan pada ujung 2

Page 13: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Hukum Bernoulli diterapkan dalam berbagai peralatan yang digunakan dalam kehidupan sehari-

hari. Berikut uraian mengenai cara kerja beberapa alat yang menerapkan Hukum Bernoulli.

1. Alat Ukur Venturi

Alat ukur venturi (venturimeter) dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Suatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas penampang A1 pada daerah (1). Pada daerah (2), luas penampang mengecil menjadi A2. Suatu tabung manometer (pipa U) berisi zat cair lain (raksa) dengan massa jenis ρ’ dipasang pada pipa. Perhatikan Gambar 4 dibawah ini . Kecepatan aliran zat cair di dalam pipa dapat diukur dengan persamaan.

Gambar 4. Penampang pipa menyempit di 2 sehingga tekanan di bagian pipa sempit lebih kecil dan fluida bergerak lebih lambat.

……….……………………..(12)

13

fsi

B. Penerapan Hukum Bernoulli

Kegiatan 1Menemukan contoh

Berjalan-jalanlah ke pusat pertokoan, bengkel,rumah sakit,dan tempat-tempat lain. Perhatikan alat-alat teknik di sekitar itu dan temukan beberapa contoh alat teknik yang memanfaatkan Hukum Bernoulli

Page 14: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Contoh soal:

Pipa venturi meter yang memiliki luas penampang masing-masing 8 × 10–2 m2 dan 5 × 10–3 m2

digunakan untuk mengukur kelajuan air. Jika beda ketinggian air raksa di dalam kedua manometer adalah 0,2 m dan g = 10 m/s2, tentukanlah kelajuan air tersebut ( ρ raksa = 13.600 kg/m3).

Jawab:

Diketahui: A1 = 8 × 10–2 m2, A2 = 8 × 10–3 m2, h= 0,2 m, dan g= 10 m/s2.

v = 0,44 m/s

2. Tabung Pitot

Tabung pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran suatu gas di dalam sebuah pipa. Perhatikanlah Gambar 5. Misalnya udara, mengalir melalui tabung A dengan kecepatan v. Kelajuan udara v di dalam pipa dapat ditentukan dengan persamaan

Gambar 5. Prinsip kerja pipa pitot.

…………………………………………(13)

14

fsi

Page 15: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

3. Gaya Angkat pada Sayap Pesawat Terbang

(a)

Gambar 6. (a) skema aliran udara dan tekanan pada pesawat (b) Ketika sayap pesawat dimiringkan, pesawat mendapat gaya angkat sebesar F 1 – F 2.

15

fsi

bagian atasnya lebih melengkung daripada sisi bagian

bawahnya. Bentuk sayap tersebut menyebabkan

kecepatan aliran udara bagian atas lebih besar

daripada di bagian bawah

v2 > v1sehingga tekanan udara di bawah sayap lebih

besar daripada di atas sayap p1 > p2 . Hal ini

menyebabkan timbulnya daya angkat pada sayap

pesawat. Agar daya angkat yang ditimbulkan pada

pesawat semakin besar, sayap pesawat dimiringkan

sebesar sudut tertentu terhadap arah aliran udara

Page 16: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Gambar 7. Gaya gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang

Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa.

1. Berat pesawat  yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.2. Gaya angkat  yang disebabkan oleh bentuk pesawat.3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh gesekan udara.4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gesekan udara

Gaya angkat pada sayap pesawat terbang dirumuskan sebagai berikut

………………………..(14)

Dengan :

F 1 – F 2 = gaya angkat pesawat terbang (N),

A = luas penampang sayap pesawat (m2),

v 1 = kecepatan udara di bagian bawah sayap (m/s),

v 2 = kecepatan udara di bagian atas sayap (m/s), dan

ρ = massa jenis fluida (udara).

Contoh soal:

Sebuah pesawat terbang bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga udara yang melalui bagian

atas dan bagian bawah sayap pesawat yang luas permukaannya 50 m2 bergerak dengan kelajuan

16

fsi

Kegiatan 2Menulis

Dengan menggunakan berbagai sumber informasi yang dapat Anda cari,Buatlah ringkasan tentang gaya gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang di buku catatanmu!!!

Page 17: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

masing-masing 320 m/s dan 300 m/s. Berapakah besarnya gaya angkat pada sayap pesawat

terbang tersebut? (ρ udara = 1,3 kg/m3)

Jawab :

Diketahui: A = 50 m2, v 2 = 320 m/s, v 1 = 300 m/s, dan ρ udara = 1,3 kg/m3.

= ½ (1,3 kg/m3)(50 m2)(320 m/s)2 – (300 m/s)2 = 403.000 N

4. Penyemprot Nyamuk

Alat penyemprot nyamuk juga bekerja berdasarkan Hukum Bernoulli. Tinjaulah alat penyemprot

nyamuk pada Gambar 8. Jika pengisap dari pompa ditekan maka udara yang melewati pipa

sempit pada bagian A akan memiliki kelajuan besar dan tekanan kecil. Hal tersebut

menyebabkan cairan obat nyamuk yang ada pada bagian B akan naik dan ikut terdorong keluar

bersama udara yang tertekan oleh pengisap pompa.

Gambar 8. pB < pA sehingga cairan obat nyamuk di B bisa memancar keluar.

5. Kebocoran Pada Dinding Tangki

Jika air di dalam tangki mengalami kebocoran akibat adanya lubang di dinding tangki, seperti

terlihat pada Gambar 9 kelajuan air yang memancar keluar dari lubang tersebut dapat dihitung

berdasarkan Hukum Toricelli. Menurut Hukum Toricelli, jika diameter lubang kebocoran pada

dinding tangki sangat kecil dibandingkan diameter tangki, kelajuan air yang keluar dari lubang

sama dengan kelajuan yang diperoleh jika air tersebut jatuh bebas dari ketinggian h .

Perhatikanlah kembali Gambar 9. dengan saksama. Jarak permukaan air yang berada di dalam

17

fsi

Page 18: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

tangki ke lubang kebocoran dinyatakan sebagai h 1, sedangkan jarak lubang kebocoran ke dasar

tangki dinyatakan h 2.

Kecepatan aliran air pada saat kali pertama keluar dari lubang adalah

Gambar 9 Tangki dengan sebuah lubang kecil di dindingnya.

Kecepatan aliran air yang keluar dari tangki sama dengan kecepatan benda yang jatuh bebas.

………………..………………………..(15)

Jarak horizontal tibanya air di tanah adalah

……………………………..…………..(16)

Contoh soal :

Gambar di bawah menunjukkan sebuah reservoir yang penuh dengan air. Pada dinding bagian bawah reservoir itu bocor hingga air memancar sampai di tanah. Jika g = 10 m/s2, tentukanlah:

a. kecepatan air keluar dari bagian yang bocor;

b. waktu yang diperlukan air sampai ke tanah;

18

fsi

Page 19: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

c. jarak pancaran maksimum di tanah diukur dari titik P.

Jawab

Diketahui: h 1 = 1,8 m, h 2 = 5 m, dan g = 10 m/s2.

6. Hydrofoil

sayap kapal hidrofoil ini disebut foil yang berarti sayap air. Sayap ini sama dengan sayap

udara pesawat terbang. Sayap air melekat pada topangan ruang membentang ke bawah dari

lambung kapal. Ada 2 pasang foil, sepasang foil diletakkan di pusat gravitasi kapal dan sepasang

foil lainnya diletakkan dekat bagian belakang kapal. Apabila hidrofoil meluncur pada kecepatan

rendah atau sedang, maka kapal akan beroperasi seperti kapal biasa, yaitu sebagian badan masuk

ke dalam air. Sewaktu kapal meluncur dengan kecepatan tinggi, air akan membelok dari

permukaan bagian atas foil, seperti udara membelok dari permukaan bagian atas sayap pesawat

terbang. Tekanan air pada permukaan foil atas menurun dan tekanan yang berkurang akan

menimbulkan gerak mengangkat. Semakin banyak gerak mengangkat maka haluan kapal muncul

dari permukaan air, sehingga seluruh lambung kapal akan naik ke atas permukaan air. Beberapa

jenis kapal hidrofoil memiliki foil yang selalu berada di bawah air. Ada pula hidrofil lain yang

sebagian terendam saat kapal meluncur. Jika kecepatan melambat, tekanan pada gerak

mengangkat berkurang dan hidrofoil menjadi bergantung lagi pada air.

Tekanan air pada permukaan foil atas berkurang dan tekanan yang berkurang akan

menimbulkan gerak mengangkat. Semakin banyak gerak mengangkat maka haluan kapal muncul

dari permukaan air, sehingga seluruh lambung kapal akan naik ke atas permukaan air.

19

fsi

Page 20: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

Latihan Soal

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Kendaraan berbantalan udara memiliki mesin yang dirancang untuk beroperasi di atas bantalan

udara pada ketinggian beberapa cm di atas permukaan tanah atau permukaan air. Bantalan udara

dilengkapi dengan beberapa kipas dengan tenaga yang besar yang berputar pada sebuah poros

vertikal dan diarahkan ke bawah. Agar kendaraan bergerak ke depan dan mengerem digerakkan

baling-baling atau turbin yang dipasang horisontal. Beberapa jenis kendaraan berbantalan udara

lainnya udara digerakkan oleh kipas-kipas melalui sisi-sisi kiri sehingga terjadi

doronganhorisontal, pengereman, dan kekuatan pengontrol.

PILIHAN GANDA

20

fsi

Page 21: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

1. Bagian pipa venturimeter yang lebih besar mempunyai luas penampang A1 = 6 cm2

dan bagian pipa yang lebih kecil mempunyai luas penampang A2 = 5 cm2. Kelajuan

air yang memasuki pipa venturimeter adalah… h = 20 cm, g = 10 m/s2.

A. 2 m/s

B. 3 m/s

C. 4 m/s

D. 5 m/s

E. 6 m/s

2. P1 dan v1 adalah tekanan dan kecepatan udara di atas sayap, P2 dan v2 adalah tekanan dan kecepatan udara di bawah sayap. Agar pesawat dapat terangkat maka maka syaratnya …

A. P1 = P2 dan v1 = v2

B. P1 < P2 dan v1 > v2

C. P1 < P2 dan v1 < v2

D. P1 > P2 dan v1 > v2

E. P1 > P2 dan v1 < v2

3. Pampung air mempunyai sebuah lubang kecil di sisi kanan. Laju aliran air yang

keluar  dari lubang adalah…

A. Sebanding dengan h

B. Sebanding dengan h1

C. Sebanding dengan √h

D. Sebanding dengan h2

E. Sebanding dengan (h1 – h2)

ESSAY

21

fsi

Page 22: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

1. Sebuah bendungan berisi air sampai kedalaman 15 m. Pada kedalaman 6 m terdapat suatu pipa horisontal berdiameter 4 cm yang menembus dinding bendungan. Mula-mula pipa ini disumbat sehingga air tidak keluar dari bendungan.

a). Hitung gaya gesekan antara sumbat dan dinding pipa

b). Bila sumbatnya dibuka, berapa air yang tumpah selama 3 jam

2. Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!

Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:

a) Kecepatan keluarnya air

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

3. pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada

gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.

22

fsi

Page 23: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

KUNCI JAWABAN

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam dengan tekanan 9,1 x 105 Pa. Tentukan :

a) Kecepatan air pada pipa kecil

b) Selisih tekanan pada kedua pipa

c) Tekanan pada pipa kecil

(ρair = 1000 kg/m3)

PILIHAN GANDA

1. B. 3 m/s2. B. P1 < P2 dan v1 > v2

3. C. Sebanding dengan √h

23

fsi

Page 24: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

ESSAY

1.

2. a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besarv1 = A2√ [(2gh) : (A1

2 − A22) ]

v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]v1 = 1,5 m/sb) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecilA1v1 = A2v2 (3 / 2)(5) = (v2)(3)v2 = 2,5 m/s

3. diketahui : h1 = 5 m h2 = 1 m v1 = 36 km/jam = 10 m/s

24

fsi

a ).p= ρ gh =(1000)(9,8 )(6 )=58800 Pa

A=π4

D2=π4

( 4 x 10−2)2

=12 ,57 x10−4

f =pA=(58800 )(12, 57 x 10−4 )=73 , 9 N

b ).

p1+ ρ gh1+12

ρV 12=

p2+ ρ gh2+12

ρV 22

p1=p2=po V 1≈0h1=15 h2=15−6=9V 2

2=2g (h1−h2 )=2(9,8 )(15−9)=117 ,6V 2=10 , 84 m /sVolume=Q t=V 2 A2 t

=(10 ,84 )(12, 57 x10−5)(3 x 3600)=147 .2 m3

Page 25: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

P1 = 9,1 x 105 PaA1 : A2 = 4 : 1

a) Kecepatan air pada pipa kecilPersamaan Kontinuitas :A1v1 = A2v2 (4)(10) = (1) (v2)v2 = 40 m/s

b) Selisih tekanan pada kedua pipa Dari Persamaan Bernoulli :P1 + 1/2 ρv1

2 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v1

2) + ρg(h2 − h1)P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5) P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa

c) Tekanan pada pipa kecilP1 − P2 = 7,1 x 105

9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105

P2 = 2,0 x 105 Pa

25

fsi

Page 26: HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA  · Web viewSuatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas ... (pipa U) berisi zat cair ... yang berputar pada sebuah

FISIKA SMA KELAS XI / 2

HUKUM BERNOULLI DAN PENERAPANYA

DAFTAR PUSTAKA

Kanginan. Marthen.1994. Seribu Pena Fisika SMA. Jakarta. Erlangga.

Kanginan. Marthen.2006. Fisika Kelas XI SMA. Jakarta. Erlangga.

Supianto.2006. Fisika Kelas XI SMA. Bandung. Phibeta.

26

fsi