Sebuah pompa air menyedot air sumur menggunakan pipa berdiameter 4 cm. Kecepatan aliran air yg keluar dari pipa sebesar 10 m/s. Air tersebut digunakan untuk men

Kelas: XI
Mata pelajaran: Fisika
Materi: Fluida Dinamis

Kata kunci: Debit Air

Jawaban pendek:

Sebuah pompa air menyedot air sumur menggunakan pipa berdiameter 4 cm. Kecepatan aliran air yg keluar dari pipa sebesar 10 m/s. Air tersebut digunakan untuk mengisi bak mandi berukuran 2 m × 0,6 m × 1 m dan 1 m × 0,6 m × 1 m.

Untuk mengisi kedua bak mandi sampai penuh memerlukan waktu sebanyak 143,3 detik (95,54 detik untuk bak pertama dan 47,77 detik untuk bak kedua).

Jawaban panjang:                                  

Tahap I: Menentukan Debit Air

Dalam soal ini terjadi perhitungan dengan debit air. Air mengalir melalui penampang A dengan kecepatan v akan memiliki debit Q sebesar:

Q = v. A

Sehingga bila diameter pipa 4 cm (jari-jari pipa sebesar 0,02 meter), dan kecepatan air sebesar 10 m/s, maka debitnya adalah:

Q = v. A

   = v. πr²

   = 10 x 3,14 x 0,02²

   = 0,01256 m³/s

Tahap II: Menentukan Volume Bak Mandi

Ada dua bak, yang memiliki ukuran pada bak pertama 2 m × 0,6 m × 1 m dan pada bak kedua 1 m × 0,6 m × 1 m.

Sehingga volume kedua bak adalah:

V1 = 2 m × 0,6 m × 1 m

     = 1,2 m³

V2 = 1 m × 0,6 m × 1 m

     = 0,6 m³

Tahap III: Menentukan Waktu Pengisian Bak Mandi  

Untuk mengisi suatu volume V, dengan debit air Q, diperlukan waktu t sebesar:

t = V / Q

Sehingga untuk mengisi kedua bak diperlukan waktu:

Bak 1:

t1  = V1 / Q

   = 1,2 / 0,01256

   = 95,54 detik

Bak 2:

t2 = V2 / Q

   = 0,6 / 0,01256

   = 47,77 detik

Total waktu yang diperlukan adalah:

t = t1 + t2

  = 95,54 + 47,77 detik

  = 143,3 detik