MATERI HIDRODINAMIK


1. Selama proses isokhorik (v = 1 m³), gas menerima kalor 1000 kalori sehingga tekanan berubah sebesar 814 N/m². Hitunglah perubahan energi dalam gas selama proses tersebut ?

Jawab:

Proses isokhorik: DV = 0 sehingga DW = P . DV = 0
DQ = DU + DW ® 1000 = DU + 0
Jadi perubahan energi dalam gas = 1000 kalori =1000 x 4.186 J = 4186J (SOAL UAN TAHUN 2001)

2. Gas diatomik pada suhu sedang 200ºC dan tekanan 105 N/m² bervolume 4 lt. Gas mengalami proses isobarik sehingga volumenya 6 liter kemudian proses isokhorik sehingga tekanannya 1.2 x 10⁵ N/m². Berapakah besar perubahan energi dalam gas selama proses tersebut ?

Jawab:

PV = n R T ® P DV + V DP = n R DT

Proses A - B (DP = 0):
P DV = n R DT = 10⁵ . 2.10^-3 = 200 J
DUBC = 5/2 n R DT = 500 J (diatomik 200ºC)

Proses :B - C (DV = 0): 
V DP = n R DT = 6.10^-3.0,2. 10⁵ = 1120 J
DUBC = 5/2 n R DT = 300 J (diatomik 200ºC)

Jadi DU total = DUAB + DUBC = 800 J (Soal UAN TAHUN 2001)

3. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi sebesar 1000ºK mempunyai efisiensi sebesar 50%. Agar efesiensinya naik menjadi 60%, berapakah reservoir suhu tinggi harus dinaikkan ?

Jawab:

h = 1-T₂/T₁ ® 0,5 = 1 T₂/1000 ® T₂ = 500ºK

Apabila efesiensinya dijadikan 60% (dengan T₂ tetap), maka

h = 1 - T₂/T₁ ® 0,6 =1 - 500/T₂ ® T₁= 12.50 ºK (SOAL UAN TAHUN 2003)

4. Bila suatu gas dimampatkan secara isotermik maka tentukanlah tekanan, energi dalam danusaha yang dilakukan oleh gas!

Jawab:

Gas dimampatkan berarti volume gas bertambah kecil (AV < 0)
Proses gas secara isotermik berarti DT = 0

Jadi: PV = C ® P = C/V

Karena volume gas bertambah kecil maka tekanan gas akan bertambah besar. Kenaikan tekanan gas ini disebabkan oleh makin seringnya molekul-molekul gas menumbuk dinding tempatnya (jarak tempuh molekul gas makin pendek) bukan karena kecepatannya yang bertambah.

DU=3/2 n R DT

Karena proses isotermik (DT= 0), maka perubahan energi dalam sama dengan nol (DU - 0). Berarti energi dalam gas tidak berubah.

DQ = DU + DW ® DW = P DV

Karena DU = 0 maka DQ = DW, berarti kalor yang diserap gas seluruhnya diubah menjadi usaha gas.

Karena volume gas bertambah kecil (DV < 0) maka usaha yang dilakukan gas negatif( DW < O), berarti gas menerima kerja dari luar. 

5.Air mengalir dalam pipa dari penampang besar menuju kepenampang kecil dengan kecepatan aliran 10 cm/s.Jika luas penampang besar 200 cm² dan luas penampang kecil 25 cm²,maka air keluar dari penampang kecil dengan kecepatan…………

A₁v₁=A₂v₂

200.10=25.v₂

2000/25=v₂

80 cm s^-1=v₂

6.Sebuah bejana besar yang diletakkan di atas tanah berisi air setinggi 6 meter. 

Satu meter di atas dasar bejana terdapat kran berdiameter 2 cm. Percepatan 

gravitasi g = 10 m/s²

Volume air persatuan waktu yang keluar dari kran adalah .... 

  Pembahasan: v1 ≈ 0 ; h1 = (6 – 1) meter ; h1 = 0. 

Persamaan Bernoulli: 

½ pv₁²+h₁pg=1/2 pv₂²+h₂pg

½ v₁²+(6-1)(10)=1/2 v₂²+0

0+50=1/2 V₂²

V₂²=100

V₂=10 m/s

Debit(Q)=V/t=Av

Q=(V₂) (π.D²/4)=(10)(π)(2.10^-2/4)²

Q=10(π)(4.10^-4/4)

Q=10^-3 π m³/s

7.Pompa hidrolik memiliki dua penampang yang berbeda. Jari-jari penampang yangkecil adalah 5 cm dan yang besar 10 cm. jika pada pengisap yang kecil diberikangaya luar sebesar 100 N. Berapakah besar gaya yang dihasilkan pada penampangyang besar?

Jawab :

P₁=P₂

F₁/A₁=F₂ /A₂

A adalah luas penampang silinder.A=πr²,jadi.........

100/π(0,05)²=F₂/π(0,1)²

F₂=(0,1)²/(0,05)² X 100

F₂=400 N

8.Dalam suatu percobaan, sebuah batu dimasukkan ke dalam gelas yang penuh air,setelah batu tercelup seluruhnya ternyata air yang tumpah 15 cm²

. jika g = 9,8m/s²

, tentukanlah:

(a)volume batu!

jawab:

(a)Pada saat batu dimasukkan ke dalam gelas, batu akan tenggelam sehinggavolume air yang tumpah akan sama dengan volume batu, yakni Va= Vb= 15cm²

9.Cara kerja gaya hidrolik pada dongkrak di dasari hukum..........

jawab:

hukum bernoulli

10.Volumenya tidak berubah saat di tekan adalah sifat dari...........

jawab:

fluida ideal

Tugas berkalaFisika Dicky Fernanda(08) XI-IPA 2