sebuah bak penampung air setinggi 100 cm (g = 10 m/s) terdapat lubang kebocoran seperti gambar berikut. kelajuan air yang keluar dari lubang kebocoran tersebut

Kelas         : XI
Pelajaran   : Fisika
Kategori     : Fluida Dinamis
Kata Kunci : tangki, bak, penampung, air, bocor, ketinggian, kelajuan, jarak, mendatar, waktu, Bernoulli 

Kode : 11.6.8 [Kelas 11 Fisika Bab 8 Fluida Dinamis]

Diketahui
Tinggi bak h = 100 cm
Jarak lubang kebocoran ke tanah h₂ = 20 cm
Percepatan gravitasi g = 10 m/s²

Ditanya
Kelajuan air yang keluar dari kebocoran

Penyelesaian

Soal ini sudah cukup dikenal sebagai salah satu penerapan dari persamaan Bernoulli pada fluida dinamis. Penerapan hukum Bernoulli pada kasus tangki bocor melahirkan rumus-rumus seperti yang telah disusun pada gambar terlampir.

Meskipun di soal ini ditanyakan kelajuan air yang keluar dari kebocoran, namun akan kita kembangkan dengan beberapa pertanyaan sebagai pelengkap yang juga biasa ditanyakan ketika ujian.

Step-1
Menghitung kelajuan air yang keluar dari kebocoran

Siapkan jarak vertikal dari permukaan air hingga lubang kebocoran (h₁)
h = h₁ + h₂
h₁ = h - h₂
h₁ = 100 cm - 20 cm ⇒ h₁ = 80 cm atau 0,8 m

Gunakan rumus
⇔ [tex]v= \sqrt{2gh_1} [/tex]
⇔ [tex]v= \sqrt{2(10)(0,8)} [/tex]
⇔ [tex]v= \sqrt{16} [/tex]
⇔ v = 4 m/s

Jadi jawaban dari pertanyaan di atas, kelajuan air yang keluar dari kebocoran sebesar 4 m/s

============================
Pengembangan Soal

Step-2
Menghitung waktu tempuh air yang memancar dari lubang hingga ke tanah

Siapkan h₂ = 20 cm atau 0,2 m

Gunakan rumus
⇔ [tex]t= \sqrt{ \frac{2h_2}{g} } [/tex]
⇔ [tex]t= \sqrt{ \frac{2(0,2)}{10} }[/tex]
⇔ [tex]t= \sqrt{ \frac{4}{100} }[/tex]
⇔ [tex]t= \frac{2}{10} [/tex]

Jadi, waktu tempuh air yang memancar dari lubang hingga ke tanah adalah 0,2 sekon.

Step-3
Menghitung jarak mendatar dari lubang menuju titik pancar air yang jatuh

Gunakan rumus
⇔ [tex]x =2 \sqrt{h_1h_2} [/tex]
⇔ [tex]x = \sqrt{2(0,8)(0,2)} [/tex]
⇔ [tex]x = \sqrt{ \frac{32}{100} } [/tex]
∴ [tex]x = \frac{4}{10} \sqrt{2} \ atau \ \frac{2}{5} \sqrt{2}[/tex] meter

Step-4
Menghitung kelajuan jatuhnya air saat tiba di tanah

Siapkan v₀ = 4 m/s, dari pengerjaan pertama di atas.
Siapkan h₂ = 0,2 m.

Gunakan rumus 
⇔ [tex]v= \sqrt{v_o+2gh_2} [/tex]
⇔ [tex]v= \sqrt{4+2(10)(0,2)} [/tex]
⇔ [tex]v= \sqrt{4+4} [/tex]
⇔ [tex]v= \sqrt{8} [/tex]
∴ [tex]v=2 \sqrt{2} \ m/s [/tex], merupakan kelajuan jatuhnya air saat tiba di tanah 

_______________________

Simak kembali persoalan fluida statis
brainly.co.id/tugas/13552841
Serta persoalan kontinutitas tentang mengukur laju aliran darah
brainly.co.id/tugas/12689460