Materi Pokok Kompetensi Dasar Rumus Pintar

SOAL DISKUSI √ √ √ Tahap 2 Membuat Rencana Menyusun strategi penyelesaian masalah dengan menuliskan persamaan, teorema, atau konsep fisika yang terkait. Jawab: Soal ini berkaitan dengan teorema Torricelli dan persamaan kontinuitas, maka kita dapat menggunakan persamaan berikut: √ Tahap 3 Melaksanakan Rencana Siap melakukan perhitungan dengan rencana yang telah dibuat. Laju air yang keluar dari keran adalah Sebelum mencari debit , maka terlebih dahulu dicaril luas permukaan keran Maka debit air yang keluar dari keran adalah: Tahap 4 memeriksa kembali Melakukan refleksi dan pengecekan ulang apakah jawaban yang diperoleh masuk akal? Dengan ketinggian menara air 20 m dari posisi keran didapat besar kelajuan aliaran air dari keran sebesar v = 20 ms dan debit air yang keluar sebesar . D =1 cm e. Tahap 4 Memeriksa Kembali ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… h H Hari, tanggal : Nilai Paraf Jawaban LKS Pertemuan 2 No. Pertanyaan Jawaban Skor 1. Pak Andi memasang pipa mendatar dari rumah ke kolam ikan yang terletak dibelakang rumah, pipa tersebut dipasang di sisi dinding dan dipasang pengait agar pipa menempel tetap ditempat yang pak Andi inginkan. Pak Andi memasang pipa horizontal yang memiliki luas penampang 20 cm 2 di bagian yang besar dan 5 cm 2 di bagian yang lebih sempit mengalir air dengan kecepatan pada pipa sempit 4 ms. Tekanan dalam bagian yang sempit adalah 4,80 x 10 4 Pa 4,80 atm. Agar pemasangan pengait pipa tepat dan mampu menahn tekanan air dalam pipa, pak Andi perlu mengetahui berapa tekanan dalam bagian pipa yang lebih besar?  Tahap 1 Memahami Masalah Menguraikan masalah dengan kata-kata sendiri dan menuliskannya dalam bentuk simbol, gambar atau diagram. Dalam soal ini kita akan menggunakan hokum Bernoulli, dimana tekanan dipengaruhi oleh luas penampang pipa. Diketahui: Tentukan pipa bagian besar sebagai titik 1 dan pipa kecil sebagai titik 2. Luas penampang di pipa besar, A 1 = 20 cm 2 Luas penampang di pipa kecil, A 2 = 5 cm 2 Kecepatan air pada pipa kecil, P 2 = 4,80 x 10 4 Pa = 4,80 atm Ditanya: Tekanan pada pipa besar P 1 = ?  Tahap 2 Membuat Rencana Menyusun strategi penyelesaian masalah dengan menuliskan persamaan, teorema, atau konsep fisika yang terkait. Jawab: Soal tersebut berkaitan dengan hukum Bernoulli, maka kita dapat menggunakan persamaan berikut. Untuk aliran fluida horizontal h 1 = h 2 , sehingga berlaku: 2 4  Tahap 3 Melaksanakan Rencana Siap melakukan perhitungan dengan rencana yang telah dibuat. Untuk mencari kecepatan air di pipa besar, maka dapat digunakan persamaan kontinuitas  Tahap 4 Memeriksa Kembali Melakukan pemeriksaan kembali apakah jawaban sudah benar dan masuk akal? Jadi, sekarang pak Andi dapat memasang pengait pipa yang tepat agar pengait tersebut dapat menahan tekanan pipa sebesar . 3 2 2. Bapak Walikota Depok berniat membuat taman kota yang memiliki air mancur sebagai  Tahap 1 Memahami Masalah Menguraikan masalah dengan kata-kata sendiri dan menuliskannya dalam tempat rekreasi keluarga. Diameter mulut sebuah pipa pancur adalah 1 cm. Pancuran itu didesain untuk dapat memancarkan air secara vertikal ke atas setinggi 12 m dari permukaan tanah. Jika sebuah pompa air yang terletak 10 m di bawah tanah dihubungkan dengan pipa pancur. Berapa tekanan pompa harus didesain? bentuk simbol, gambar atau diagram. Diketahui: Sebelum mengerjakan soal, terlebih dahulu kita tentukan titik acuannya. Titik 1 pada pipa pancur, titik 2 pada mulut pipa, dan titik 3 pada ketinggian maksimum. Diameter mulut pipa pancur, D 2 = 1 cm. Ketinggian pancaran air dari atas permukaan tanah, h = 12 m. Ketinggian pipa pancur dari dalam tanah, H = 10 m. Diameter pipa pancur, D 1 = 2 cm. Ditanya: Tekanan pompa pada pipa pancur, P 1 = ?  Tahap 2 Membuat Rencana Menyusun strategi penyelesaian masalah dengan menuliskan persamaan, teorema, atau konsep fisika yang terkait. Jawab: Untuk menyelesaikan soal ini, kita bisa menggunakan persamaan Bernoulli: Karena titik h 1 = 0, P 2 berhubungan dengan udara luar maka P 2 = P o = 10 5 Nm 2 , sehingga persamaannya menjadi: Selanjutnya untuk menyelesaikan persamaan di atas kita harus tahu terlebih dahulu mengetahui kelajuan air pada titik 1 pipa pancur dan titik 2 mulut pipa. Kelajuan air pada titik 1 dan 2 dapat digunakan persamaan kontinuitas: Untuk mengetahui kelajuan pada titik 2 dapat digunakan persamaan gerak 2 4 jatuh bebas: Pada ketinggian maksimum v = v 3 = 0, sehingga: √ Cari kelajuan air pada fluida dengan persamaan kontinuitas. √ √  Tahap 3 Melaksanakan Rencana Siap melakukan perhitungan dengan rencana yang telah dibuat. 3  Tahap 4 Memeriksa Kembali Melakukan refleksi dan peninjauan kembali apakah jawaban sudah benar dan masuk akal? Jadi, pancuran yang yang ingin dibuat oleh bapak walikota Depok yang berharap tingggi pancuran air setinggi 12 m dari permukaan tanah dapat diwujudkan dengan mendesain pompa air yang digunakan memiliki tekanan sebesar . 2 3. Tangki air di sekolah Nina merupakan tangki air terbuka. Tangki tersebut mengalami kebocoran dan pihak sekolah bermaksud untuk menambal lubang pada tangki. Jika tangki tersebut diisi dengan air sampai mencapai ketinggian H lihat gambar. Air menyemprot keluar dengan laju 1,5 Ls pada lubang kebocoran di samping tangki dengan luas 3,0 cm 2 dan jarak semprotan air mengenai tanah adalah 5 m diukur dari lubang. Sebelum menambal lubang pada tangki, perlu diketahui berapakah ketinggian lubang air pada tangki dari permukaan tanah?g = 10 ms 2  Tahap 1 Memahami Masalah Menguraikan masalah dengan kata-kata sendiri dan menuliskannya dalam bentuk simbol, gambar atau diagram. Diketahui: Luas lubang kebocoran, A = 3,0 cm 2 = 3,0 x 10 -4 m 2 Debit air, Q = 1,5 Ls = 1,5 x 10 -3 m 3 s Jarak air yang keluar dari tangki, x = 5 m Percepatan gravitasi, g = 10 ms 2 Ditanya: Ketinggian lubang air dari permukaan tanah, H-h = ?  Tahap 2 Membuat Rencana Menyusun strategi penyelesaian masalah dengan menuliskan persamaan, teorema, atau konsep fisika yang terkait. Jawab: atau √ √ 2 4 H h v x x Kecepatan semburan air keluar dari lubang dapat dihitung dengan Kedalaman lubang diukur dari permukaan air, h dapat dihitung dari rumus kecepatan semburan. √  Tahap 3 Melaksanakan Rencana Siap melakukan perhitungan dengan rencana yang telah dibuat. ketinggian permukaan zat cair dalam tangki H, dapat dihitung dari jarak mendatar semprotan. 3 H – h = 6,25 – 1,25 = 5 m Jadi ketinggian lubang air dari permukanan tanah adalah 5 m.  Tahap 4 Meninjau Kembali Melakukan refleksi dan peninjauan kembali apakah jawaban sudah benar dan masuk akal? Jadi, pihak sekolah dapat menambal lubang air pada tangki di ketinngian 5 m dari permukaan tanah. 2 Keterangan : LEMBAR KERJA SISWA NAMA : NIS : KELOMPOK : KELAS : SEKOLAH : FLUIDA DINAMIS SMA KELAS XI Materi Pokok: Aplikasi Persamaan Bernoulli dan Alat Ukur Kelajuan Fluida Pertemuan 3 ayakamal.1609gmail.com 1. Bacalah do’a sebelum memulai pelajaran. 2. Bacalah dengan cermat standar kompetensi dan tujuan yang ingin dicapai pada LKS. 3. Pelajari dan pahami materi, rumus singkat, dan contoh soal yang ada di dalam LKS. 4. Setelah mempelajari dan memahami rumus singkat, kerjakan soal diskusi pada LKS ini dengan mengikuti aturan yang telah ditetapkan. 5. Aturan pengerjaan soal diskusi: a. Tahap 1 Memahami Masalah 1 Pahami soal dengan seksama dari setiap informasi yang diberikan. 2 Tuliskan apa yang diketahui dan apa yang ditanyakan dengan kata-kata sendiri b. Tahap 2 Membuat Rencana 1 Pada tahapan ini, hubungkan data dengan apa yang ditanyakan kemudian tuliskan rumus atau teorema yang sesuai dengan masalah tersebut. 2 Susun berbagai strategi penyelesaian masalah yang ada, tetapi jangan ragu- ragu untuk mencoba salah satu dari strategi yang digunakan untuk menyelesaikan soal yang dihadapi.Temukan persamaan atau teorema fisika yang sesuai dengan masalah tersebut. c. Tahap 3 Melaksanakan Rencana 1 Pada tahap ini, rumus atau teorema dan data yang telah diketahui ditulis lebih sistematis dan baku. 2 Selanjutnya, jalankan rencana yang telah dibuat kemudian hitung dengan teliti dan hati-hati. d. Tahap 4 Memeriksa Kembali 1 Pada tahap ini, soal yang telah dikerjakan dicek ulang kebenaran jawabannya, kemudian dipresentasikan dan didiskusikan antar kelompok. Jika masih terdapat kekeliruan, selanjutnya jawaban tersebut diperbaiki. 6. Nilai yang diperoleh ditulis pada tabel penilaian yang telah disediakan. PETUNJUK PENGGUNAAN LKS

A. Materi Pokok

Aplikasi Persamaan Bernoulli dan alat ukur kelajuan fluida.

B. Kompetensi Dasr

Menganalisis hukum-hukum yang berhubungan dengan fluida statik dan dinamik serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

C. Tujuan Kegiatan

1. Siswa dapat menerapkan aplikasi persamaan Bernoulli pada alat penyemprot, karburator, dan gaya angkat pesawat serta alat ukur kelajuan fluida dalam kehidupan sehari-hari. 2. Siswa dapat menganalisis aplikasi persamaan Bernoulli pada alat penyemprot, karburator, dan gaya angkat pesawat serta alat ukur kelajuan fluida dalam kehidupan sehari-hari.

D. Pelajari dan Pahami

1. Aplikasi Persamaan Bernoulli

Aplikasi persamaan Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada alat- alat berikut:

1. Alat Penyemprot

Apabila kita menekan batang penghisap, udara dipaksa keluar dari tabung pompa melalui lubang pada ujung pompa. Cairan akan keluar berupa semburan kabut yang halus.

2. Karburator

Karburator merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan bahan bakar dengan udara. Campuran tersebut diperlukan untuk pembakaran pada silinder mesin. Cara kerja karburator juga menggunakan prinsip persamaan Bernoulli.

3. Gaya Angkat Pesawat

Desain sayap pesawat yang berbentuk aerofil menyebabkan kelajuan udara di atas sayap v 2 lebih besar daripada di bawah sayap v 1 , ini menghasilkan gaya angkat yang besarnya: Gambar 3.1. Gaya angkat pada pesawat. LKS BERBASIS PROBLEM SOLVING PERTEMUAN 3

2. Alat Ukur Kelajuan Fluida

1. Venturimeter

Venturimeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur kelajuan alir suatu cairan. Perhatikan gambar berikut Gambar 3.2. gambar venturime ter Besarnya kelajuan fluida pada titik 1 dapat dirumuskan:

2. Tabung Pitot

= gaya angkat pesawat N = gaya berat pesawat N = kelajuan fluida di titik 1 ms = kelajuan fluida di titik 2 ms = luas penampang pesawat m 2 = massa jenis udara kgm 3 = kelajuan fluida ms, = perbedaan ketinggian zat cair m, = percepatan gravitasi ms 2 , = luas penampang di titik 1 m 2 , dan = luas penampang di titik 2 m 2 √ Tabung pitot adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur kelajuan aliran gas. Perhatikan gambar berikut Gambar 3.3. Tabung Pitot Besarnya kelajuan aliran gas dapat dirumuskan sebagai berikut:

E. Rumus Pintar

Besaran Rumus Pintar Keterangan Gaya Ankat Pesawat = gaya angkat pesawat N = gaya berat pesawat N = kelajuan fluida di titik 1 ms = kelajuan fluida di titik 2 ms = luas penampang pesawat m 2 = massa jenis udara kgm 3 Kelajuan Fluida pada Venturimeter √ = kelajuan fluida pada titik 1 ms = perbedaan ketinggian zat cair m = percepatan gravitasi ms 2 = luas penampang di titik 1 m 2 = luas penampang di titik 2 m 2 Kelajuan Aliran Gas pada Tabung Pitot √ = kelajuan aliran gas ms = massa jenis zat cair manometer kgm 3 = massa jenis gas kgm 3 √ = kelajuan aliran gas ms = massa jenis zat cair manometer kgm 3 = massa jenis gas kgm 3 = percepatan gravitasi ms 2 = tinggi fluida mengalir m = percepatan gravitasi ms 2 = tinggi fluida mengalir m √ Tahap 1 Memahami Masalah Menguraikan masalah dengan kata-kata sendiri, kemudian menuliskannya dalam bentuk simbol, gambar atau diagram. Dalam venturimeter pipa horizontal memiliki penampang yang besar dan pipa menyempit, dalam soal ini kita diminta menentukan berapa kecepatan air pada pipa penampang jika nilai h, g, , A 1 , A 2 diketahui. Diketahui: Luas pipa penampang besar, A 1 = 6 x 10 -4 m 2 Luas pipa penampang kecil, A 2 = 2 x 10 -4 m 2 Perbedaan ketinggian zat cair dalam tabung h = 0,4 m Percepatan gravitasi, g = 10 ms 2 Massa jenis air, = 1000 kgm 3 Ditanya: Kecepatan air pada pipa penampang 1, v 1 = ? Tahap 2 Membuat Rencana Menyusun strategi penyelesaian masalah dengan menuliskan persamaan, teorema, atau konsep fisika yang terkait. Jawab: Soal ini berkaitan dengan kecepatan air pada venturimeter, maka kita dapat menggunakan persamaan CONTOH SOAL Penyelesaian √ √ Tahap 3 Melaksanakan Rencana Siap melakukan perhitungan dengan rencana yang telah dibuat. Kecepatan air pada venturimeter adalah Air mengalir dalam venturimeter. Pipa horizontal berpenampang besar memiliki luas penampang 6 x 10 -4 m 2 dan luas penampang pipa yang menyempit sebesar 2 x 10 -4 m 2 . Apabila beda ketinggian zat cair dalam tabung pengukur 0,4 m percepatan gravitasi 10 ms 2 dan massa jenis air 1000 kgm 3 , berapa kecepatan air pada pipa penampang. 1. Seorang pilot sedang menerbangkan pesawat dengan kecepatan udara pada sayap bagian atas pesawat sebesar 60 ms dan bagian bawah sebesar 30 ms. Jika massa jenis SOAL DISKUSI