Mekanika Fluida: latihan soal dan soal ujian

Statika dan aliran fluida: tekanan dalam zat cair, gaya pada permukaan yang terendam, kontinuitas, dan persamaan Bernoulli. Soal ujian sering merangkai langkah-langkah ini: kontinuitas memberikan kecepatan, lalu Bernoulli memberikan tekanan.

Latih mata kuliah ini secara gratisLatih mata kuliah iniIkuti ujian simulasi5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.

Paket kilat (PDF)Lembar rumus, langkah-langkah metode, dan soal latihan dengan pembahasan lengkap, siap dicetak.

Topik dalam mata kuliah ini

  1. Gaya hidrostatisdinding vertikal · pintu air terendam · pusat tekananhitungan
  2. Kontinuitas & Bernoullikontinuitas · penyempitan horizontal · pipa naikhitungan
  3. Gesekan pipa & kehilangan headBilangan Reynolds · kehilangan head Darcy–Weisbach · kerugian minor dan head totalhitungan
  4. Pompa & daya pompadaya hidrolik · efisiensi pompa · head sistem dan dayahitungan

Tips ujian untuk Mekanika Fluida

  • Tekanan dalam zat cair yang diam hanya bergantung pada kedalaman: p = ρ·g·h.
  • Terapkan kontinuitas terlebih dahulu: A₁·v₁ = A₂·v₂.
  • Gunakan tekanan gauge atau tekanan absolut, tetapi yang sama di kedua sisi persamaan Bernoulli.

Contoh dengan pembahasan

Gaya hidrostatisMudah
h = 4 m

Air setinggi 4 m menekan dinding vertikal. Cari ketinggian ȳ di atas dasar tempat gaya resultan bekerja.

h = 4 mb = 2 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²

Tentukan ȳ (m)

Tampilkan petunjuk
  1. Tekanan dalam zat cair diam adalah p = ρ·g·z.
  2. Diagram tekanan pada dinding berupa segitiga. F adalah luasnya dikali lebar; gaya bekerja melalui titik beratnya.
  3. Tekanan di dasar 39,24 kPa.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Gaya hidrostatis: pada permukaan datar F = ρ·g·yc·A, dengan yc kedalaman titik berat. Gaya bekerja di bawah titik berat, di pusat tekanan.

h = 4 mF

Tekanan bertambah linear terhadap kedalaman

p = ρ·g·z, dari nol di permukaan hingga ρ·g·h di dasar, jadi beban pada dinding berbentuk segitiga.

pbase = ρgh = 1000·9,81·4 = 39,24 kPa

Garis kerja

Beban segitiga bekerja di titik beratnya, sepertiga tinggi dari dasar
ȳ = h/3 = 4/3 = 1,333 m di atas dasar

Jawaban

ȳ = 1,333 m
Kontinuitas & BernoulliSedang
12d1​ = 150 mm, p1​ = 250 kPad2​ = 50 mm, p2​ = ?

Air mengalir melalui pipa horizontal yang menyempit dari 150 mm ke 50 mm. Di bagian lebar tekanannya 250 kPa dan kecepatannya 0,5 m/s. Dengan mengabaikan kerugian, cari tekanan p2 di bagian sempit.

d1 = 150 mmd2 = 50 mmp1 = 250 kPav1 = 0,5 m/sρ = 1000 kg/m³

Tentukan p2 (kPa)

Tampilkan petunjuk
  1. Pertama gunakan kontinuitas untuk mencari kecepatan di bagian sempit.
  2. Bernoulli untuk pipa horizontal: p₁ + ½ρv₁² = p₂ + ½ρv₂².
  3. v2 = 4,5 m/s.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Kontinuitas dan Bernoulli: untuk fluida tak mampat, laju alir sama di setiap penampang, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Sepanjang garis arus tanpa kerugian, p + ½ρv² + ρgz konstan, jadi di tempat fluida lebih cepat atau lebih tinggi, tekanannya lebih rendah.

Kontinuitas dan Bernoulli

Hitung dalam Pa, lalu bagi 1000 untuk mendapat kPa.

v2 = v1·(d1/d2)² = 0,5·(150/50)² = 4,5 m/s
½ρ(v1² − v2²) = ½·1000·(0,5² − 4,5²)/1000 = −10 kPa
p2 = p1 + ½ρ(v1² − v2²) = 250 + (−10) = 240 kPa

Jawaban

p2 = 240 kPa

Cara kerja latihan

  • “Latih mata kuliah ini” mencampur soal dari semua topiknya, seperti ujian sungguhan.
  • Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.
  • Ujian simulasi memiliki batas waktu dan tanpa petunjuk, dan di akhir Anda mendapat skor serta tinjauan lengkap.

Kalkulator untuk mata kuliah ini

Kalkulator persamaan BernoulliKalkulator kehilangan head pipa (Darcy–Weisbach)Kalkulator daya pompaKalkulator bilangan ReynoldsKalkulator massa jenis (massa, volume, dan massa jenis)

Mata kuliah terkait

Teknik HidraulikaLatihan ujian FE MechanicalLatihan ujian FE CivilFisika Dasar untuk TeknikLatihan ujian FE ChemicalRekayasa GeoteknikStatikaMekanika Bahan
Latih mata kuliah ini secara gratisLatih mata kuliah iniIkuti ujian simulasi5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.