Jawaban:

Kita dapat menggunakan persamaan Bernoulli untuk menghitung gaya tarik pada sambungan itu, yaitu:

P1 + (1/2)ρv1^2 + ρgh1 = P2 + (1/2)ρv2^2 + ρgh2

P1 = tekanan awal di pipa (Pa)

ρ = kepadatan air (kg/m^3)

v1 = kecepatan awal di pipa (m/s)

h1 = ketinggian awal di pipa (m)

P2 = tekanan di curat (Pa)

v2 = kecepatan di curat (m/s)

h2 = ketinggian akhir di curat (m)

Kita akan memasukkan nilai yang diberikan dan menghitung gaya tarik pada sambungan itu.

Diketahui:

Diameter pipa (d1) = 6,5 cm

Radius pipa (r1) = 3,25 cm = 0,0325 m

Luas penampang pipa (A1) = πr1^2 = 3,14 x 0,0325^2 = 0,0033 m^2

Diameter curat (d2) = 2 cm

Radius curat (r2) = 1 cm = 0,01 m

Luas penampang curat (A2) = πr2^2 = 3,14 x 0,01^2 = 0,0003 m^2

Kecepatan aliran air di pipa (v1) = 0 m/s (kita anggap tidak bergerak)

Kecepatan aliran air di curat (v2) = 3,17 m/s

Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m/s^2

Kita akan mengasumsikan ketinggian awal di pipa (h1) sama dengan ketinggian akhir di curat (h2) sehingga komponen ρgh1 dan ρgh2 dapat diabaikan.

Maka, persamaan Bernoulli ini dapat disederhanakan menjadi:

P1 + (1/2)ρv1^2 = P2 + (1/2)ρv2^2

Kita akan mencari perbedaan tekanan antara pipa dan curat melalui persamaan tekanan hidrostatik:

ΔP = ρgh

Karena ketinggian awal sama dengan ketinggian akhir dan pipa tinggi daripada curat, maka ketinggian (h) = 0

ΔP = ρgh = 0

Maka, ΔP antara pipa dan curat adalah 0.

Kita akan substitusikan nilai-nilai yang ada ke persamaan Bernoulli:

P1 + (1/2)ρv1^2 = P2 + (1/2)ρv2^2

Kita akan mencari P1 - P2 dengan mengambil selisih tekanan antara pipa dan curat, yang kemudian dapat dikalikan dengan luas penampang pipa (A1):

(P1 - P2)A1 = (1/2) ρv2^2 A2

Kita akan substitusikan nilai-nilai yang ada:

((P1 - P2) x 0,0033) = (0,5 x 1000 x 3,17^2 x 0,0003)

P1 - P2 = 31,26 Pa

Kita dapat menghitung gaya tarik pada sambungan antara pipa dan curat dengan mengalikan selisih tekanan dengan luas penampang pipa:

F = (P1 - P2)A1

F = 31,26 x 0,0033

F = 0,103 N

Kita mendapatkan gaya tarik sebesar 0,103 Newton pada sambungan antara pipa berdiameter 6,5cm dan curat yang melewatkan semburan air dengan kecepatan 3,17 m/d dan diameter 2cm.