Sebuah tangki air terbuka memiliki kedalaman 0,8 m. Sebuah lubang dengan luas penampang 5 cm^2 dibuat di dasar tangki. Berapa massa air per menit yang mula mula

Massa air per menit yang keluar dari lubang adalah 120 kg/menit

Pembahasan

TANGKI TERBUKA

Pada tangki terbuka yang memiliki kebocoran di sisi tangki sehingga air menyemprot keluar dari lubang dan jatuh ke tanah sejauh R.

Anggap posisi a adalah di permukaan air yang di atas dan posisi b di lubang. Berlaku persamaan Bernoulli

pa + ρ g ha + [tex]\frac{1}{2}[/tex] ρ va²= pb + + ρ g hb + [tex]\frac{1}{2}[/tex] ρ vb².

Di posisi a di permukaan, air dianggap tidak bergerak. va = 0.

Di posisi b dianggap sebagai titik acuannya. hb = 0 dan ha = h.

Perhatikan gambar lampiran. Maka persamaan bernoulli menjadi

pa + ρ g h + 0 = pb + 0 +  [tex]\frac{1}{2}[/tex] ρ v²

Karena posisi a dan b berhubungan dengan udara luar, maka tekanan di a dan b sama, yaitu p atmosfer.

pa = pb = p atm

p atm + ρ g h = p atm +  [tex]\frac{1}{2}[/tex] ρ v²

ρ g h = [tex]\frac{1}{2}[/tex] ρ v²

2 ρ g h = ρ v²

v²= 2 g h

[tex]v\:=\: \sqrt{2gh}[/tex]

Bila mencari waktu air sampai ke tanah

Dari A ke B terjadi gerak parabola.

voy = 0

y = H - h

Maka

y = voy t + [tex]\frac{1}{2}[/tex] gt²

(H - h) = 0 + [tex]\frac{1}{2}[/tex] gt²

[tex]t^2\:=\: \frac{2 \:(H \:-\:h)}{g}[/tex]

[tex]t\:=\: \sqrt{\frac{2 \:(H \:-\:h)}{g}}[/tex]

Bila mencari jarak R

Di sumbu x berlaku GLB

S = v × t

[tex]R\:=\: \sqrt{2gh} \:\sqrt{\frac{2\:(H\:-\: h)}{g} }\\coret\: g\\R\:=\: \sqrt{4h\:(H\:-\:h)}[/tex]

[tex]R\:=\: 2\: \sqrt{h\:(H\:-\:h)}[/tex]

Debit

Debit dirumuskan

Q = A × v = [tex]\frac{V}{t}[/tex]

Debit adalah banyak volume air dalam setiap waktunya.

V = volume (m³)

t = waktu (s)

A = luas permukaan pipa (m²)

v = kecepatan air (m/s)

Dik:

h = 0,8 m

A = 5 cm²

= 5 × 10⁻⁴ m²

Dit:

Banyak massa air per menit ?

Penjelasan:

Cari kecepatan air keluar dari lubang

[tex]v\:=\: \sqrt{2gh}\\=\: \sqrt{2\:\times\: 10\: \times\: 0,8}\\=\: \sqrt{16}[/tex]

= 4 m/s

Lalu cari debit air

Q = A × v

=  5 × 10⁻⁴ × 4

= 20 × 10⁻⁴

= 2 × 10⁻³ m³/s

Dari hasil diketahui V = 0,002 m³ dalam waktu 1 s

Karena ditanya massa /menit maka harus diubah.

m = ρ × V

Karena massa jenis air 1.000 kg/m³, maka

= 1.000 × 0,002

= 2 kg

Maka dalam 1 detik ada 2 kg air

[tex]\frac{2 \: kg}{1\: detik }\:=\: \frac{2\: kg}{\frac{1}{60} \: menit}\\=\: 2\: \div\: \frac{1}{60} \: kg/menit[/tex]

= 2 × 60 kg/menit

= 120 kg/menit

Pelajari lebih lanjut pada tugas

Tangki Terbuka https://brainly.co.id/tugas/84604

Debit https://brainly.co.id/tugas/2862839

Kategorisasi

Mapel : Fisika

Kelas : XI

Materi : Fluida Dinamis

Kode Kategorisasi : 11.6.4.

Kata Kunci : Tangki Terbuka, Kecepatan Air Keluar Dari Lubang, Debit, Banyak Massa per Menit