Fisika Instrumentasi

Jwb Tugas 5 Fisika Instrumentasi

Untuk gambar 1, jika volume benda 100 cm³, massa benda itu 200 gram, berapa massa (kg) benda jika ditimbang di dalam air ($\rho =1$ kg/ltr)?

Jwb:

Dik: $\rho =1000$ kg/m³. V = 100.10^-6=10^-4. dan g = 9,8 m/s². m=0,2 kg.

Gaya angkat $F_a=\rho Vg=1000.{10}^{-4}.\mathrm{9,8}=\mathrm{0,98} N$

Gaya angkat ini setara dengan 0,98/9,8 = 0,1 kg Jadi massa yang ditunjukkan timbangan adalah 0,2 - 0,1 = 0,1 kg

Dongkrak hidrolik adalah alat untuk mengangkat mobil seperti gambar 2. Jika diameter A1=5 cm dan A2=30 cm, massa mobil 2400 kg, berapa gaya pada A1 (Newton).

Jwb:

Luas A1=$\pi r^2=\mathrm{3,14}.{\mathrm{2,5}}^2=$19,6 cm²=19,6.10^-4 m². Luas A2=706,9 cm²=706,9.10^-4 m².

Tekanan di tabung sama, tapi gaya tergantung luas. Tekanan = (2400.9,8/706,9).10⁴ Pa. Gaya di A1 = (2400.9,8/706,9).10⁴.19,6 10^-4 = 652 N

Dalam gambar 3, tabung U berisi air. Kemudian sebelah kanan tabung diisi fluida. Jika kolom air di seb kiri 5 cm dan kolom fluida di kanan 6,5 cm, berapa r fluida (kg/ltr) jika r air 1 kg/ltr.

Pada saat terjadi keseimbangan, gaya berat kolom fluida sama dengan gaya berat kolom air dari dasar kolom fluida.${\rho }_1{h}_1={\rho }_2{h}_2$

Jadi $$ fluida = 1000.5/6,5=769 kg/m³

Jika tekanan pada permukaan nozel air mancur adalah 0,1 atm(g) dan kecepatan di permukaan itu 10 m/s, berapa ketinggian air mancur itu? Asumsi: gesekan dengan udara diabaikan.

Hukum kekekalan energi: energi total di nozel sama dengan energi total di puncak air mancur:

Tekanan 1 atm mampu mengangkat air 10,33 m, sehingga untuk tekanan 0,1 atm(g) mampu mengangkat 1,033 m air. Sedangkan energi kinetik $\frac{1}{2}m{v}^2$ akan menjadi energi potensial mgh. Atau h = $\frac{v^2}{2.g}$. Ketinggian air mancur merupakan jumlah total dari ketinggian akibat tekanan dan kecepatan sehingga:

$h=\mathrm{1,033}+\frac{{10}^2}{\mathrm{2.9,8}}=\mathrm{6,135} m$