Pertanyaan

Suatu selang mengalirkan gas dengan debit yang tetap. Gas yang keluar dari ujung selang itu mendorong sebuah balok yang diletakkan pada lantai yang licin. Tumbukkan 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 .... (UTBK 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. Tumbukkan 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 .... $\;$

(UTBK 2019)

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

Y. Maghfirah

Master Teacher

Jawaban terverifikasi

Jawaban

jawaban yang tepat adalah B.

Pembahasan

Diketahui ρ 2 = 3 1 ρ 1 Ditanyakan Percepatan balok a 2 Jawab Gunakan persamaan dari Hukum Bernoulli untuk mengetahui tekanan pada balok akibat fluida/gas. note : (1) ketika air keluar dari selang; (2) saat mencapai balok P 1 + 2 1 ρ v 1 2 + ρ g h 1 = P 2 + 2 1 ρ v 2 2 + ρ g h 2 dimana: P 1 = P 0 (tekanan udara) P 2 = P b + P 0 v 2 = 0 (air berhenti ketika menabrak balok) h 1 = h 2 sehingga persamaan dari Hukum Bernoulli menjadi: P 0 + 2 1 ρ 1 2 2 1 ρ 1 2 = = P b + P 0 P b Sehingga, tekanan air yang mengenai balok berlaku: P 2 1 ρ v 1 2 2 1 ρ v 1 2 A = = = A F A ma ma Berdasarkan persamaan di atas, dapat dilihat bahwa massa jenis sebanding dengan percepatan ( ρ ≈ a ), sehingga saat massa jenisnya berubah menjadi sepertiganya, maka percepatan balok juga berubah menjadi sepertiganya. Dengan demikian, percepatan balok a 2 menjadi sepertiga kalisemula. Jadi, jawaban yang tepat adalah B.

Diketahui

$ρ_{2} = \frac{1}{3} ρ_{1}$

Ditanyakan

Percepatan balok a₂

Jawab

Gunakan persamaan dari Hukum Bernoulli untuk mengetahui tekanan pada balok akibat fluida/gas.

note: (1) ketika air keluar dari selang; (2) saat mencapai balok

$P_{1} + \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} + ρ g h_{1} = P_{2} + \frac{1}{2} ρ v_{2}^{2} + ρ g h_{2}$

dimana:
P₁ = P₀ (tekanan udara)
P₂ = P_b + P₀
v₂ = 0 (air berhenti ketika menabrak balok)
h₁ = h₂

sehingga persamaan dari Hukum Bernoulli menjadi:

$P_{0} + \frac{1}{2} ρ_{1}^{2} \frac{1}{2} ρ_{1}^{2} = = P_{b} + P_{0} P_{b}$

Sehingga, tekanan air yang mengenai balok berlaku:

$P \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} \frac{1}{2} ρ v_{1}^{2} A = = = \frac{F}{A} \frac{ma}{A} ma$

Berdasarkan persamaan di atas, dapat dilihat bahwa massa jenis sebanding dengan percepatan ( $ρ \approx a$ ), sehingga saat massa jenisnya berubah menjadi sepertiganya, maka percepatan balok juga berubah menjadi sepertiganya.

Dengan demikian, percepatan balok a₂ menjadi sepertiga kali semula.

Jadi, jawaban yang tepat adalah B.

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

5.0 (4 rating)

Pertanyaan serupa

Sebuah cairan mengalir melewati pipa mendatar yang luas penampangnya makin mengecil. Pada ujung pipa yang besar air memiliki kelajuan 3,0 m/s dan kelajuan air di ujung pipa kecil adalah 5,0 m/s. Jika ...

4.6

Jawaban terverifikasi

Tentukanbesarperbedaan tekananantara dua pipa yang memiliki kecepatan aliran 7 m/s dan 2 m/s serta memiliki massa jenis fluida 1.000 kg/m 3 ! (UM UGM 2018)

0.0

Jawaban terverifikasi

4.6

Jawaban terverifikasi

Tentukanbesarperbedaan tekananantara dua pipa yang memiliki kecepatan aliran 7 m/s dan 2 m/s serta memiliki massa jenis fluida 1.000 kg/m 3 ! (UM UGM 2018)

0.0

Jawaban terverifikasi

Sebuah silinder berisi air bervolume V dihubungkan dengan piston dan diletakkan secara horizontal. Diujung lainnya terdapat lubang sebesar A yang berukuran jauh lebih kecil dibanding luas penampang pi...

5.0

Jawaban terverifikasi