Penjelasan:

1.
Sketsa sistem tersebut dapat dilihat seperti berikut:

[Toren reservoir air] - [pipa] - [kolam air mancur]

Simbol-simbol yang dapat digunakan dalam sketsa tersebut adalah sebagai berikut:

[Toren reservoir air] = Toren (r, h)

[pipa] = pipa (A)

[kolam air mancur] = kolam (A')

Letak lubang pipa di Toren dapat dipilih pada bagian bawah Toren, sehingga air dapat keluar dari Toren melalui lubang tersebut.

2.

Tekanan air saat keluar dari lubang pancuran dapat dihitung dengan menggunakan asas Bernoulli dan penurunan rumus Torricelli. Asas Bernoulli menyatakan bahwa tekanan total pada suatu titik pada fluida yang sedang mengalir adalah konstan. Penurunan rumus Torricelli menyatakan bahwa laju keluarnya fluida dari sebuah lubang pada suatu wadah yang terisi fluida adalah sama dengan kecepatan maksimum yang dapat dicapai fluida pada ketinggian yang sama dengan ketinggian wadah tersebut.

Dengan menggunakan asas Bernoulli dan penurunan rumus Torricelli, tekanan air saat keluar dari lubang pancuran dapat dihitung sebagai berikut:

P = P0 + (rho * g * h)

dimana:

P = tekanan air saat keluar dari lubang pancuran (Pa)

P0 = tekanan awal air di Toren (Pa)

rho = massa jenis air (kg/m^3)

g = percepatan gravitasi (m/s^2)

h = ketinggian Toren (m)

Jadi, tekanan air saat keluar dari lubang pancuran adalah:

P = P0 + (rho * g * h)

= 101325 + (1000 * 9.81 * 0.1)

= 102356.5 Pa

3.

Laju air saat keluar dari lubang pancuran dapat dihitung dengan menggunakan penurunan rumus Torricelli. Rumus tersebut menyatakan bahwa laju keluarnya fluida dari sebuah lubang pada suatu wadah yang terisi fluida adalah sama dengan kecepatan maksimum yang dapat dicapai fluida pada ketinggian yang sama dengan ketinggian wadah tersebut.

Laju air saat keluar dari lubang pancuran dapat dihitung sebagai berikut:

V = sqrt (2 * g * h)

dimana:

V = laju air saat keluar dari lubang pancuran (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s^2)

h = ketinggian Toren (m)

Jadi, laju air saat keluar dari lubang pancuran adalah:

V = sqrt (2 * 9.81 * 0.1)

= 3.16 m/s

Laju aliran air saat keluar dari lubang pancuran dapat dihitung dengan menggunakan rumus di atas, yaitu:

Q = A . v = (1 x 10-4 m2) . (14.1 m/s) = 1.41 x 10-3 m3/s = 0.141 L/s

4.

Ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur dapat dihitung dengan menggunakan hukum Newton II (hukum gerak) yang menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada sebuah benda adalah sama dengan massa benda tersebut dikalikan dengan percepatannya. Ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

h = (V^2 * sin(theta)) / (2 * g)

dimana:

h = ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur (m)

V = laju air saat keluar dari lubang pancuran (m/s)

theta = sudut pancuran air mancur (radian)

g = percepatan gravitasi (m/s^2)

Jadi, ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur adalah:

h = (3.16^2 * sin(theta)) / (2 * 9.81)

Catatan:

Tetapi, untuk menghitung ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur secara tepat, Anda perlu mengetahui nilai sudut pancuran air mancur (theta). Nilai sudut tersebut tidak diberikan dalam soal yang diberikan, sehingga tidak dapat memberikan jawaban yang tepat untuk ketinggian maksimum yang dapat dicapai air mancur.

5.

Debit pompa air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: Q = A * V

dimana:

Q = debit pompa air (m^3/s)

A = luas penampang pipa (m^2)

V = laju air saat keluar dari lubang pancuran (m/s)

Jadi, debit pompa air adalah:

Q = (1e-4) * 3.16

= 3.16e-4 m^3/s

Tekanan pompa air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

P = (rho * g * h) + (rho * V^2 / 2)

dimana:

P = tekanan pompa air (Pa)

rho = massa jenis air (kg/m^3)

g = percepatan gravitasi (m/s^2)

h = ketinggian Toren (m)

V = laju air saat keluar dari lubang pancuran (m/s)

Jadi, tekanan pompa air adalah:

P = (1000 * 9.81 * 0.1) + (1000 * 3.16^2 / 2)

= 10236.5 Pa