Untuk menghitung gaya bekerja pada belokan pipa, kita perlu menggunakan prinsip dasar fisika yang menyatakan bahwa perubahan momentum suatu benda sama dengan jumlah gaya yang bekerja padanya. Kita juga perlu menggunakan persamaan kontinuitas aliran fluida untuk menghitung laju aliran fluida sebelum dan setelah belokan.

Diketahui:

• Diameter pipa = 12 cm = 0,12 m
• Kecepatan aliran fluida sebelum belokan = v1 = 12 m/dt
• Sudut belokan pipa = 90 derajat
• Laju aliran fluida sebelum belokan = A1v1 = A2v2 (persamaan kontinuitas)

Langkah-langkah penyelesaian:

Hitung luas penampang pipa (A1) sebelum belokan:

• A1 = πr1^2 = π(0,06 m)^2 = 0,01131 m^2

Gunakan persamaan kontinuitas untuk menghitung laju aliran fluida setelah belokan:

• A1v1 = A2v2
• 0,01131 m^2 × 12 m/dt = A2 × v2
• A2 = 0,00377 m^2
• v2 = (0,01131 m^2 × 12 m/dt) / 0,00377 m^2
• v2 = 36,0 m/dt

Hitung perubahan momentum fluida:

• Δp = mΔv
• m = ρV = ρA1L
• L = 2r1 = 0,24 m (panjang pipa sebelum dan setelah belokan sama)
• m = ρA1L = 1000 kg/m^3 × 0,01131 m^2 × 0,24 m = 3,437 kg
• Δv = v2 - v1 = 36,0 m/dt - 12,0 m/dt = 24,0 m/dt
• Δp = 3,437 kg × 24,0 m/dt = 82,49 kg m/dt

Hitung gaya bekerja pada belokan pipa:

• F = Δp / Δt
• Δt = L / v1 = 0,24 m / 12 m/dt = 0,02 dt
• F = 82,49 kg m/dt / 0,02 dt = 4124,5 N

Tentukan arah gaya bekerja pada belokan pipa:

• Arah gaya bekerja pada belokan pipa adalah ke arah tenggara, karena aliran fluida masuk dari arah utara dan keluar dari arah timur.

Jadi, besar gaya yang bekerja pada belokan pipa adalah 4124,5 N ke arah tenggara.

Pembahasan:

Gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak di dalam fluida adalah gaya permukaan dan gaya badan. Gaya permukaan terjadi akibat terjadinya kontak fisik antara benda dengan fluida. Sedangkan gaya badan terjadi tanpa adanya kontak fisik dengan benda.

Fluida adalah sebutan untuk zat-zat yang dapat mengalir dan dapat memberikan hambatan saat mengalami tekanan. Dua jenis zat yang dapat dikategorikan sebagai fluida adalah zat cair dan gas.

Fluida yang tidak mengalir atau fluida statis adalah fluida yang diam pada suatu wadah atau ruangan.

Pelajari Lebih lanjut

Pelajari lebih lanjut materi tentang Kecepatan Air di Pipa yomemimo.com/tugas/24564823

#BelajarBersamaBrainly#SPJ1