Contoh soal fluida dinamis membantu memahami perilaku fluida yang mengalir serta hubungan antara luas penampang, kecepatan aliran, tekanan, dan energi fluida. Materi ini mencakup konsep debit, persamaan kontinuitas, dan persamaan Bernoulli yang banyak digunakan untuk menganalisis aliran fluida dalam berbagai situasi.
Rumus dasar yang perlu dipahami antara lain:
- Debit: Q = V/t
- Hubungan debit dan luas penampang: Q = A × v
- Persamaan kontinuitas: A1 × v1 = A2 × v2
- Persamaan Bernoulli: P + 1/2ρv² + ρgh = konstan
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Air mengalir melalui sebuah pipa dengan volume 120 liter dalam waktu 2 menit. Besar debit aliran air tersebut adalah …
Pilihan Jawaban
A. 30 L/menit
B. 40 L/menit
C. 60 L/menit
D. 80 L/menit
E. 120 L/menit
Jawaban Benar
C. 60 L/menit
Pembahasan Lengkap
Debit dihitung dengan membagi volume fluida dengan waktu. Jadi, 120 liter dibagi 2 menit menghasilkan 60 L/menit.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit aliran fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan debit berdasarkan volume dan waktu.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah pipa mengalirkan air dengan debit 0,02 m³/s. Jika luas penampang pipa 0,01 m², kecepatan aliran air adalah …
Pilihan Jawaban
A. 0,5 m/s
B. 1 m/s
C. 2 m/s
D. 3 m/s
E. 4 m/s
Jawaban Benar
C. 2 m/s
Pembahasan Lengkap
Hubungan debit dengan luas penampang dan kecepatan adalah Q = A × v. Maka kecepatan aliran diperoleh dari 0,02 ÷ 0,01 = 2 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan debit, luas penampang, dan kecepatan aliran.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan fluida berdasarkan debit dan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa dengan luas penampang 4 cm² dan kecepatan 3 m/s. Debit air yang mengalir adalah …
Pilihan Jawaban
A. 6 × 10^-5 m³/s
B. 8 × 10^-5 m³/s
C. 1,2 × 10^-4 m³/s
D. 1,5 × 10^-4 m³/s
E. 2 × 10^-4 m³/s
Jawaban Benar
C. 1,2 × 10^-4 m³/s
Pembahasan Lengkap
Luas 4 cm² dikonversi menjadi 4 × 10^-4 m². Debit = luas penampang × kecepatan = 4 × 10^-4 × 3 = 1,2 × 10^-3 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit menggunakan luas penampang dan kecepatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu melakukan konversi satuan luas dan menghitung debit.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa yang luas penampangnya 8 cm² dengan kecepatan 2 m/s. Debit air tersebut adalah …
Pilihan Jawaban
A. 8 × 10^-4 m³/s
B. 1,2 × 10^-3 m³/s
C. 1,6 × 10^-3 m³/s
D. 2 × 10^-3 m³/s
E. 2,4 × 10^-3 m³/s
Jawaban Benar
C. 1,6 × 10^-3 m³/s
Pembahasan Lengkap
Luas penampang 8 cm² = 8 × 10^-4 m². Dengan Q = A × v, diperoleh Q = 8 × 10^-4 × 2 = 1,6 × 10^-3 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit aliran fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan luas penampang dan kecepatan untuk menentukan debit.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 6 cm². Air mengalir dengan kecepatan 5 m/s. Debit air yang melalui pipa adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1 × 10^-4 m³/s
B. 2 × 10^-4 m³/s
C. 3 × 10^-4 m³/s
D. 4 × 10^-4 m³/s
E. 5 × 10^-4 m³/s
Jawaban Benar
C. 3 × 10^-3 m³/s
Pembahasan Lengkap
Luas 6 cm² = 6 × 10^-4 m². Debit = A × v = 6 × 10^-4 × 5 = 30 × 10^-4 = 3 × 10^-3 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit menggunakan persamaan aliran.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan debit berdasarkan luas penampang dan kecepatan fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 10 cm² dan dialiri air dengan kecepatan 4 m/s. Debit air yang mengalir adalah …
Pilihan Jawaban
A. 2 × 10^-4 m³/s
B. 3 × 10^-4 m³/s
C. 4 × 10^-4 m³/s
D. 5 × 10^-4 m³/s
E. 6 × 10^-4 m³/s
Jawaban Benar
D. 4 × 10^-3 m³/s
Pembahasan Lengkap
Luas 10 cm² = 10 × 10^-4 m² = 10^-3 m². Debit = 10^-3 × 4 = 4 × 10^-3 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit berdasarkan luas penampang dan kecepatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengonversi satuan luas dan menghitung debit.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang besar 12 cm² dan luas penampang kecil 4 cm². Jika kecepatan air pada penampang besar adalah 2 m/s, kecepatan air pada penampang kecil adalah …
Pilihan Jawaban
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 6 m/s
E. 8 m/s
Jawaban Benar
D. 6 m/s
Pembahasan Lengkap
Menurut persamaan kontinuitas, A1 × v1 = A2 × v2. Maka 12 × 2 = 4 × v2, sehingga v2 = 6 m/s. Penampang yang lebih kecil menyebabkan kecepatan aliran lebih besar.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kecepatan fluida akibat perubahan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Air mengalir melalui pipa dengan luas penampang 20 cm² pada kecepatan 3 m/s. Pipa kemudian menyempit menjadi 10 cm². Kecepatan air pada bagian yang menyempit adalah …
Pilihan Jawaban
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 6 m/s
E. 8 m/s
Jawaban Benar
D. 6 m/s
Pembahasan Lengkap
Dengan persamaan kontinuitas, 20 × 3 = 10 × v2. Jadi v2 = 60 ÷ 10 = 6 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan luas penampang dan kecepatan aliran.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan fluida pada pipa yang mengalami penyempitan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 5 cm² dan kecepatan aliran air 8 m/s. Jika luas penampang pipa diperbesar menjadi 20 cm², kecepatan air menjadi …
Pilihan Jawaban
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s
Jawaban Benar
B. 2 m/s
Pembahasan Lengkap
Persamaan kontinuitas memberikan 5 × 8 = 20 × v2. Dengan demikian v2 = 40 ÷ 20 = 2 m/s. Ketika luas penampang diperbesar empat kali, kecepatan menjadi seperempatnya.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan aliran ketika luas penampang berubah.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Air mengalir dari pipa berpenampang 6 cm² dengan kecepatan 4 m/s menuju pipa berpenampang 3 cm². Jika aliran dianggap tunak dan fluida tidak termampatkan, kecepatan air pada pipa kedua adalah …
Pilihan Jawaban
A. 4 m/s
B. 6 m/s
C. 8 m/s
D. 10 m/s
E. 12 m/s
Jawaban Benar
C. 8 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan persamaan kontinuitas: 6 × 4 = 3 × v2. Jadi v2 = 24 ÷ 3 = 8 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan kontinuitas pada aliran fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan fluida pada dua penampang pipa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa dengan luas penampang 15 cm² dan kecepatan 2 m/s. Pipa tersebut menyempit menjadi 5 cm². Kecepatan air pada bagian sempit adalah …
Pilihan Jawaban
A. 4 m/s
B. 5 m/s
C. 6 m/s
D. 7 m/s
E. 8 m/s
Jawaban Benar
C. 6 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan persamaan kontinuitas: A1 × v1 = A2 × v2.
15 × 2 = 5 × v2, sehingga v2 = 6 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan aliran pada pipa yang berbeda luas penampangnya.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 8 cm² dan dialiri air dengan kecepatan 5 m/s. Jika luas penampang pipa kedua 20 cm², kecepatan air pada pipa kedua adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s
Jawaban Benar
B. 2 m/s
Pembahasan Lengkap
Persamaan kontinuitas: 8 × 5 = 20 × v2.
Jadi, v2 = 40/20 = 2 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kecepatan fluida ketika luas penampang berubah.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Air mengalir dengan debit 0,006 m³/s melalui pipa yang memiliki luas penampang 0,002 m². Kecepatan air adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s
Jawaban Benar
C. 3 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan Q = A × v.
v = Q/A = 0,006/0,002 = 3 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kecepatan aliran berdasarkan debit dan luas penampang.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan antara debit, luas penampang, dan kecepatan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah pipa mengalirkan air dengan debit 0,01 m³/s. Jika luas penampang pipa 0,005 m², kecepatan air adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s
Jawaban Benar
B. 2 m/s
Pembahasan Lengkap
v = Q/A = 0,01/0,005 = 2 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kecepatan fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan aliran dari nilai debit dan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 25 cm² dan dialiri air dengan kecepatan 4 m/s. Debit air tersebut adalah …
Pilihan Jawaban
A. 0,005 m³/s
B. 0,008 m³/s
C. 0,01 m³/s
D. 0,012 m³/s
E. 0,015 m³/s
Jawaban Benar
C. 0,01 m³/s
Pembahasan Lengkap
25 cm² = 0,0025 m².
Q = A × v = 0,0025 × 4 = 0,01 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung debit aliran fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengonversi luas penampang dan menentukan debit.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa horizontal. Pada titik pertama, kecepatan air 2 m/s dan tekanan 120 kPa. Jika pada titik kedua kecepatan air menjadi 6 m/s, tekanan pada titik kedua adalah … (ρ air = 1.000 kg/m³)
Pilihan Jawaban
A. 96 kPa
B. 104 kPa
C. 112 kPa
D. 120 kPa
E. 128 kPa
Jawaban Benar
B. 104 kPa
Pembahasan Lengkap
Karena pipa horizontal, ketinggian kedua titik sama. Persamaan Bernoulli menjadi P1 + 1/2ρv1² = P2 + 1/2ρv2².
Selisih tekanan = 1/2 × 1.000 × (36 − 4) = 16.000 Pa = 16 kPa.
Maka P2 = 120 − 16 = 104 kPa.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan Bernoulli pada pipa horizontal.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan tekanan akibat perubahan kecepatan fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Pada pipa horizontal, air mengalir dengan kecepatan 4 m/s pada tekanan 150 kPa. Jika kecepatan meningkat menjadi 8 m/s, tekanan air pada titik tersebut adalah … (ρ = 1.000 kg/m³)
Pilihan Jawaban
A. 114 kPa
B. 120 kPa
C. 126 kPa
D. 132 kPa
E. 138 kPa
Jawaban Benar
A. 114 kPa
Pembahasan Lengkap
Perubahan tekanan = 1/2 × 1.000 × (8² − 4²) = 24.000 Pa = 24 kPa.
P2 = 150 − 24 = 126 kPa.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan tekanan dan kecepatan fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan tekanan fluida menggunakan persamaan Bernoulli.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Air mengalir dari sebuah pipa dengan kecepatan 3 m/s. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³, besar energi kinetik per satuan volume air adalah …
Pilihan Jawaban
A. 2.500 J/m³
B. 3.500 J/m³
C. 4.500 J/m³
D. 5.500 J/m³
E. 6.500 J/m³
Jawaban Benar
C. 4.500 J/m³
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik per satuan volume dinyatakan dengan 1/2ρv².
Nilainya = 1/2 × 1.000 × 3² = 4.500 J/m³.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung komponen energi kinetik dalam fluida dinamis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kinetik per satuan volume fluida.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa horizontal. Jika luas penampang pipa diperkecil, maka berdasarkan persamaan kontinuitas dan Bernoulli …
Pilihan Jawaban
A. Kecepatan dan tekanan sama-sama meningkat
B. Kecepatan meningkat dan tekanan menurun
C. Kecepatan menurun dan tekanan meningkat
D. Kecepatan dan tekanan sama-sama menurun
E. Kecepatan tetap dan tekanan meningkat
Jawaban Benar
B. Kecepatan meningkat dan tekanan menurun
Pembahasan Lengkap
Ketika luas penampang diperkecil, persamaan kontinuitas menunjukkan bahwa kecepatan fluida meningkat. Pada pipa horizontal, peningkatan kecepatan menyebabkan tekanan statis menurun menurut persamaan Bernoulli.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan luas penampang, kecepatan, dan tekanan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan perubahan tekanan ketika penampang pipa diperkecil.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Sebuah pipa memiliki luas penampang 10 cm² pada titik A dan 5 cm² pada titik B. Jika kecepatan air di titik A adalah 3 m/s, kecepatan di titik B adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1,5 m/s
B. 3 m/s
C. 4,5 m/s
D. 6 m/s
E. 9 m/s
Jawaban Benar
D. 6 m/s
Pembahasan Lengkap
A1v1 = A2v2.
10 × 3 = 5 × v2.
Jadi v2 = 6 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kecepatan fluida pada penampang berbeda.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah tangki terbuka memiliki lubang kecil pada bagian bawah. Jika permukaan air berada 1,25 m di atas lubang dan g = 10 m/s², kecepatan air keluar dari lubang menurut hukum Torricelli adalah …
Pilihan Jawaban
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
E. 6 m/s
Jawaban Benar
D. 5 m/s
Pembahasan Lengkap
Hukum Torricelli memberikan v = √(2gh). Dengan h = 1,25 m dan g = 10 m/s², diperoleh v = √25 = 5 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan konsep aliran fluida dari lubang tangki.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan keluarnya fluida berdasarkan ketinggian permukaan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah tangki memiliki permukaan air 5 m di atas sebuah lubang kecil. Jika g = 10 m/s², kecepatan air keluar dari lubang adalah …
Pilihan Jawaban
A. 5 m/s
B. 7 m/s
C. 8 m/s
D. 10 m/s
E. 12 m/s
Jawaban Benar
D. 10 m/s
Pembahasan Lengkap
v = √(2gh) = √(2 × 10 × 5) = √100 = 10 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menggunakan hukum Torricelli.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kecepatan aliran dari lubang tangki.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Air mengalir melalui pipa dengan luas penampang 4 cm² dan kecepatan 5 m/s. Jika pipa menyempit menjadi 2 cm², debit air pada pipa kedua adalah …
Pilihan Jawaban
A. 0,001 m³/s
B. 0,002 m³/s
C. 0,003 m³/s
D. 0,004 m³/s
E. 0,005 m³/s
Jawaban Benar
B. 0,002 m³/s
Pembahasan Lengkap
Debit tetap sama pada aliran tunak. Pada penampang pertama, A = 4 × 10^-4 m² dan v = 5 m/s.
Q = 4 × 10^-4 × 5 = 0,002 m³/s. Jadi debit pada penampang kedua juga 0,002 m³/s.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan debit dan persamaan kontinuitas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan debit pada pipa dengan perubahan penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C4)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Air mengalir pada pipa horizontal. Pada titik pertama, tekanan air 200 kPa dan kecepatannya 2 m/s. Pada titik kedua kecepatannya 6 m/s. Jika massa jenis air 1.000 kg/m³, tekanan pada titik kedua adalah …
Pilihan Jawaban
A. 176 kPa
B. 180 kPa
C. 188 kPa
D. 192 kPa
E. 196 kPa
Jawaban Benar
A. 184 kPa
Pembahasan Lengkap
Selisih tekanan = 1/2 × 1.000 × (6² − 2²) = 16.000 Pa = 16 kPa.
P2 = 200 − 16 = 184 kPa.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan persamaan Bernoulli pada pipa horizontal.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung tekanan fluida akibat perubahan kecepatan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Air mengalir pada pipa horizontal. Jika kecepatan air meningkat dari 5 m/s menjadi 9 m/s, maka tekanan air akan …
Pilihan Jawaban
A. Meningkat
B. Menurun
C. Tetap
D. Menjadi nol
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban Benar
B. Menurun
Pembahasan Lengkap
Pada pipa horizontal, menurut persamaan Bernoulli, peningkatan energi kinetik akibat bertambahnya kecepatan menyebabkan tekanan statis menurun, dengan asumsi kondisi aliran memenuhi model Bernoulli.
Kompetensi yang Diukur
Memahami hubungan kecepatan dan tekanan fluida.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan tekanan akibat perubahan kecepatan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C2)
C2 – Memahami
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa dengan debit 0,03 m³/s dan luas penampang 0,015 m². Kecepatan air adalah …
Pilihan Jawaban
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s
Jawaban Benar
B. 2 m/s
Pembahasan Lengkap
v = Q/A = 0,03/0,015 = 2 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kecepatan aliran berdasarkan debit.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan persamaan debit untuk menentukan kecepatan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah pipa horizontal memiliki luas penampang 12 cm² pada titik A dan 4 cm² pada titik B. Jika tekanan dan kecepatan di titik A masing-masing 150 kPa dan 2 m/s, tekanan di titik B adalah … (ρ = 1.000 kg/m³)
Pilihan Jawaban
A. 138 kPa
B. 142 kPa
C. 146 kPa
D. 150 kPa
E. 154 kPa
Jawaban Benar
A. 144 kPa
Pembahasan Lengkap
Dari kontinuitas: 12 × 2 = 4 × vB, sehingga vB = 6 m/s.
Selisih tekanan = 1/2 × 1.000 × (36 − 4) = 16 kPa.
Jadi PB = 150 − 16 = 134 kPa.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis persamaan kontinuitas dan Bernoulli secara bersamaan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan tekanan setelah perubahan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah aliran air memiliki debit 0,004 m³/s melalui pipa berluas penampang 0,002 m². Jika luas penampang menjadi 0,001 m², kecepatan air pada penampang baru adalah …
Pilihan Jawaban
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
E. 6 m/s
Jawaban Benar
C. 4 m/s
Pembahasan Lengkap
Debit tetap 0,004 m³/s. Kecepatan pada penampang baru: v = Q/A = 0,004/0,001 = 4 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan hubungan debit dan luas penampang.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan aliran setelah perubahan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Pernyataan yang tepat mengenai fluida dinamis ideal adalah …
Pilihan Jawaban
A. Fluida selalu berhenti
B. Fluida tidak dapat mengalir
C. Aliran dianggap tunak dan fluida tidak termampatkan
D. Tekanan selalu nol
E. Kecepatan selalu sama di semua titik
Jawaban Benar
C. Aliran dianggap tunak dan fluida tidak termampatkan
Pembahasan Lengkap
Dalam model fluida ideal yang digunakan pada banyak persoalan fluida dinamis, aliran dapat dianggap tunak dan fluida tidak termampatkan. Asumsi lain dapat mencakup viskositas yang diabaikan sesuai konteks penggunaan persamaan.
Kompetensi yang Diukur
Memahami karakteristik model fluida ideal.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengenali asumsi dasar dalam analisis fluida dinamis.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C2)
C2 – Memahami
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Air mengalir dalam pipa horizontal. Pada titik A, luas penampang 10 cm² dan kecepatan air 2 m/s. Pada titik B, luas penampang 5 cm². Jika tekanan di titik A 180 kPa dan massa jenis air 1.000 kg/m³, tekanan di titik B adalah …
Pilihan Jawaban
A. 150 kPa
B. 164 kPa
C. 172 kPa
D. 176 kPa
E. 180 kPa
Jawaban Benar
B. 168 kPa
Pembahasan Lengkap
Dari persamaan kontinuitas: 10 × 2 = 5 × vB, sehingga vB = 4 m/s.
Karena pipa horizontal, gunakan Bernoulli. Kenaikan kecepatan dari 2 m/s menjadi 4 m/s menyebabkan penurunan tekanan sebesar 1/2 × 1.000 × (16 − 4) = 6.000 Pa = 6 kPa.
Maka tekanan di B = 180 − 6 = 174 kPa.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis persamaan kontinuitas dan Bernoulli.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan tekanan fluida setelah perubahan luas penampang.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Kesimpulan
Fluida dinamis membahas fluida yang bergerak dan hubungan antara debit, luas penampang, kecepatan, tekanan, serta energi. Konsep penting yang perlu dikuasai adalah persamaan debit, persamaan kontinuitas, hukum Torricelli, dan persamaan Bernoulli.
Dalam menyelesaikan soal, perhatikan satuan terlebih dahulu, kemudian tentukan persamaan yang sesuai dengan informasi pada soal. Jika luas penampang mengecil, kecepatan fluida meningkat pada aliran tunak yang tidak termampatkan. Pada pipa horizontal, peningkatan kecepatan umumnya diikuti penurunan tekanan menurut persamaan Bernoulli.
