Pertanyaan

Suatu selang mengalirkan gas dengandebit yang tetap. Gas yang keluar dariujung selangitumendorong sebuah balok yang diletakkan pada lantaiyang licin. Tumbukan molekul-molekulgas dengan muka balok dianggap tumbukan lenting sempurna. Jikaselang itu sekarang mengalirkan gasdengan debit yang sama, tetapi rapatmassanya sepertiga rapat massa gassemula, percepatan balok menjadi .... (SBMPTN 2019)

Suatu selang mengalirkan gas dengan debit yang tetap. Gas yang keluar dari ujung selang itu mendorong sebuah balok yang diletakkan pada lantai yang licin. Tumbukan molekul-molekul gas dengan muka balok dianggap tumbukan lenting sempurna. Jika selang itu sekarang mengalirkan gas dengan debit yang sama, tetapi rapat massanya sepertiga rapat massa gas semula, percepatan balok menjadi .... $\;\;$

(SBMPTN 2019)

seperempat kali semula $\;$
sepertiga kali semula $\;$
sama dengan semula $\;$
dua kali semula $\;$
empat kali semula $\;$

Ikuti Tryout SNBT & Menangkan E-Wallet 100rb

Habis dalam

Klaim

Y. Maghfirah

Master Teacher

Jawaban terverifikasi

Jawaban

jawaban yang benar adalah B.

jawaban yang benar adalah B. $\;\;$

Pembahasan

Diketahui: Tumbukan lenting sempurna ρ 2 = 3 1 ρ 1 Q 1 = Q 2 a 1 Ditanya: a 2 = ... ? Penyelesaian: (1). Tinjau persamaan debit aliran: (i). Hubungan dengan volume. Q = t v o l u m e Q = ρt m t m = Qρ ..... ( 1 ) (ii). Hubungan dengan kecepatan aliran. Q = A × v v = A Q ..... ( 2 ) (2). Tinjau hubungan momentum dan impuls. I = Δ p F × Δ t = m × Δ v F = t m × v ..... ( 3 ) Selesaikan ketiga persamaan di atas maka diperoleh hasil: F = Qρ × A Q F = A Q 2 ρ ..... ( 4 ) Dengan mengambil kesetaraan persamaan (4) di atas terhadap hukum II Newton diperoleh hasil: F = F m × a = A Q 2 ρ a = m A Q 2 ρ . Untuk debit yang sama tetapi massa jenis berubah maka diperoleh perbandingan: a 1 a 2 = ρ 1 ρ 2 a 2 = ⎝ ⎛ ρ 1 3 1 ρ 1 ⎠ ⎞ × a 1 a 2 = 3 1 a 1 . Dengan demikian, percepatan balok menjadi sepertiga kali semula. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.

Diketahui:

$Tumbukan lenting sempurna ρ_{2} = \frac{1}{3} ρ_{1} Q_{1} = Q_{2} a_{1}$

Ditanya: $a_{2} = ... ?$

Penyelesaian:

(1). Tinjau persamaan debit aliran:

(i). Hubungan dengan volume.

$Q = \frac{v o l u m e}{t} Q = \frac{m}{ρt} \frac{m}{t} = Qρ ..... (1)$

(ii). Hubungan dengan kecepatan aliran.

$Q = A \times v v = \frac{Q}{A} ..... (2)$

(2). Tinjau hubungan momentum dan impuls.

$I = Δ p F \times Δ t = m \times Δ v F = \frac{m}{t} \times v ..... (3)$

Selesaikan ketiga persamaan di atas maka diperoleh hasil:

$F = Qρ \times \frac{Q}{A} F = \frac{Q ^{2} ρ}{A} ..... (4)$

Dengan mengambil kesetaraan persamaan (4) di atas terhadap hukum II Newton diperoleh hasil:

$F = F m \times a = \frac{Q ^{2} ρ}{A} a = \frac{Q ^{2} ρ}{m A} .$

Untuk debit yang sama tetapi massa jenis berubah maka diperoleh perbandingan:

$\frac{a _{2}}{a _{1}} = \frac{ρ _{2}}{ρ _{1}} a_{2} = ⎝ ⎛ \frac{\frac{1}{3} ρ _{1}}{ρ _{1}} ⎠ ⎞ \times a_{1} a_{2} = \frac{1}{3} a_{1} .$

Dengan demikian, percepatan balok menjadi sepertiga kali semula.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B. $\;\;$

Perdalam pemahamanmu bersama Master Teacher
di sesi Live Teaching, GRATIS!

5.0 (1 rating)

Pertanyaan serupa

Luas penampang saluran pembuangan gas dari pangkal sampai ke ujung bervariasi, sedangkan luas penampang ujungnya dapat diatur. Jika debit aliran gas itu konstan, resultan momentum partikel-partikel ga...

4.5

Jawaban terverifikasi

Suatu selang mengalirkan air dengan debit yang tetap. Air yang keluar dari ujung selang itu mendorong sebuah balok yang diletakan pada lantai yang licin. Jika tumbukan partikel-partikel air dengan muk...

5.0

Jawaban terverifikasi

Ujung sebuah pipa silinder jari-jari 1,5 cm. Air ( ρ = 1 × 1 0 3 kg / m 3 )mengalir dengan laju tetap 7,0 m/s. Laju aliran massa yang meninggalkan pipa adalah... kg/s. (SBMPTN 2016)

0.0

Jawaban terverifikasi

Ujung sebuah pipa silinder jari-jari 1,5 cm. Air ( ρ = 1 × 1 0 3 kg / m 3 )mengalir dengan laju tetap 7,0 m/s. Laju aliran massa yang meninggalkan pipa adalah... kg/s. (SBMPTN 2016)

0.0

Jawaban terverifikasi

4.5

Jawaban terverifikasi