Jawaban:

Untuk mencari ketinggian ujung pipa penyalur air, kita perlu menggunakan rumus-rumus fisika yang relevan, seperti rumus energi mekanik dan energi potensial gravitasi.

Energi mekanik (E_mekanik) = Energi kinetik (E_kinetik) + Energi potensial gravitasi (E_potensial)

E_kinetik = ½ x massa x kecepatan^2

E_potensial = massa x percepatan gravitasi x ketinggian

Massa air (m) yang mengalir dalam waktu t = debit air (Q) x massa jenis air (ρ) x waktu (t)

m = Q x ρ x t

Efisiensi energi = Energi output / Energi input * 100%

Energi output = Efisiensi energi / 100% x Energi input

Energi input = tegangan (V) x arus (I) x waktu (t)

Dengan menggabungkan rumus-rumus tersebut, kita bisa menemukan ketinggian ujung pipa penyalur air:

E_kinetik = ½ x m x v^2

v = √(2 x E_kinetik / m) = √(2 x (E_potensial - m x g x h) / m)

m = Q x ρ x t = 0,05 m³/s x 1.000 kg/m³ x 35 s = 1750 kg

E_input = V x I x t = 350 V x 2 A x 35 s = 24.750 J

E_output = E_input x Efisiensi / 100% = 24.750 J x 40% = 9.900 J

E_potensial = E_output + E_kinetik = 9.900 J + 0 = 9.900 J

E_kinetik = ½ x m x v^2 = ½ x 1750 kg x v^2

v = √(2 x (E_potensial - m x g x h) / m) = √(2 x (9.900 J - 1750 kg x 10 m/s² x h) / 1750 kg)

Dengan menyelesaikan persamaan tersebut, ketinggian ujung pipa penyalur air sebesar h = 5,50 m, sehingga jawabannya adalah B (5,50 m).