LKPD 4 Fluida Dinamis Dan Penerapannya PDF [PDF]

Citation preview

2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) 4.a “FLUIDA DINAMIS"



A. Hari/ Tanggal Praktikum: 2019 B. Kompetensi Dasar 3.4 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi 4.4 Membuat dan menguji proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida C. Indikator Pencapaian Kompetensi 3.4.1 Menghitung besar debit aliran fluida dan tekanan zat cair yang dialirkan pada pipa yang memiliki ketinggian dan luas penampang yang berbeda D. Tujuan Pembelajaran 3.4.1 Menghitung besar debit aliran fluida dan tekanan zat cair yang dialirkan pada pipa yang memiliki ketinggian dan luas penampang yang berbeda E. Materi Pembelajaran 1. Fluida Ideal Fluida ideal adalah fluida yang inkompleksibel, artinya fluida yang kerapatannya (massa jenisnya) sulit diubah dan tidak memiliki gesekan dalam (viskositas). 2. Persamaan kontinuitas dan penerapannya a. Persamaan kontinuitas : A1v1 = A2v2 Keterangan: A1 = luas penampang 1 (m2) v1 = luas penampang 2 (m2) A2 = kecepatan aliran di A1 (m/s) v2 = kecepatan aliran di A2 (m/s) b. Debit aliran fluida : Q = = Av Keterangan: V = volume fuida yang mengalir (m3) t = waktu (s) Q = debit aliran fluida (m3/s) c. Penerapan persamaan kontinuitas yaitu pada kran air dan selang air. 3. Persamaan Bernoulli dan penerapannya a. Persamaan Bernoulli P1 +  +gh1 = P2 +  +gh2 P + v2+gh = konstan Keterangan: P1 = tekanan di titik 1 (N/m2) P2 = tekanan di titk 2 (N/m2)  = massa jenis fluida (kg/m3) v1 = kecepatan aliran di titik 1 (m/s) v2 = kecepatan aliran di titik 2 (m/s) h1 = ketinggian fluida di titik 1 (m) h2 = ketinggian fluida di titik 2 (m) g = percepatan gravitasi (m/s2) b. Penerapan persamaan Bernoulli yaitu pada:  Teorema Torricelli pada tangki berlubang  Tabung venturi  Penyemprot parfum  Gaya angkat pada pesawat terbang  Tabung pitot



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



1



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA



Daftar Pustaka : 1. Buku Guru Fisika untuk SMA/MA XI Peminatan Matematika dan Ilmu-ilmu Alam Edisi Revisi 2016; Pujianto, dkk; Penerbit Intan Pariwara. (Hal. 81-100) 2. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA XI Peminatan Matematika dan Ilmu-ilmu Alam Edisi Revisi 2016; Pujianto, dkk; Penerbit Intan Pariwara. (Hal. 83-108) F. Alat dan Bahan 1. Gambar 1 2. Gambar 2 3. Alat tulis menulis G. Langkah –langkah Kegiatan 1. Duduklah dalam kelompok masing-masing! 2. Siapkanlah alat dan bahan seperti di atas! 3. Amatilah apa yang terjadi dengan gambar 1 dan gambar 2 tersebut!



Gambar 1



4.



Gambar 2



Catatlah hasil pengamatan kalian ke dalam tabel berikut! Apa yang kamu amati? Gambar 1



Gambar 2



5. Analisislah permasalahan di atas bersama anggota kelompokmu! 6. Buatlah kesimpulan dari kegiatan yang telah kamu lakukan ini:



8. Diskusikan dan presentasikan hasil diskusi kelompokmu di depan kelas dengan penuh semangat! 9. Kumpulkan hasil pekerjaan kelompokmu kepada guru untuk diberi nilai! H. Contoh Soal 1. Halaman 91-92 pada buku siswa



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



2



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA



I. Latihan soal 1. Nama lain dari fluida yang bergerak disebut …… a. hidrostatika c. hidroaerodinamik e. hidromekanika b. hidrodinamika d. hidrofisika 2. Pada fluida bergerak, gaya yang bekerja pada bagian dari fluida mungkin sama dengan nol atau mungkin tidak sama dengan nol. Hal tersebut disebabkan adanya …… a. pergerakan fluida dengan laju konstan atau pergerakan fluida mengalami perubahan kecepatan yang ditandai dengan adanya percepatan konstan b. pergerakan fluida dengan percepatan konstan atau pergerakan fluida mengalami perubahan kecepatan yang ditandai dengan adanya laju konstan c. pergerakan fluida dengan laju konstan atau pergerakan fluida mengalami perubahan percepatan yang ditandai dengan adanya percepatan konstan d. pergerakan fluida dengan kecepatan konstan atau pergerakan fluida mengalami perubahan percepatan yang ditandai dengan adanya laju konstan e. pergerakan fluida dengan laju konstan atau pergerakan fluida mengalami perubahan laju yang ditandai dengan adanya laju konstan 3. Aliran yang ditandai denga adanya lingkaran-lingkaran tidak menentu, kecil dan menyerupai pusaran dinamakan ……. a. aliran lurus c. aliran fluida dinamis e. aliran laminer b. aliran fluida stastis d. aliran turbulen 4. Perhatikan tabel berikut ini! No. Ciri-ciri umum fluida ideal 1. Tidak termampatkan (tidak kompresibel) 2. Tidak kental 3. Kental 4. Aliran stasioner Yang merupakan ciri-ciri umum fluida ideal yang benar ditunjukkan oleh nomor ……. a. 1 dan 2 c. 1, 2, dan 3 e. 2, 3, dan 4 b. 2 dan 3 d. 1, 2 dan 4 5. Pernyataan yang benar tentang persamaan Asas Kontinuitas adalah …... a. debit fluida yang memasuki pipa lebih besar debit fluida yang keluar dari pipa b. debit fluida yang memasuki pipa lebih kecil debit fluida yang keluar dari pipa c. debit fluida yang memasuki pipa sama dengan debit fluida yang keluar dari pipa d. debit fluida yang memasuki pipa dan debit fluida yang keluar dari pipa sama dengan 0 e. debit fluida yang memasuki pipa dan debit fluida yang keluar dari pipa sama dengan 1 6. Pernyataan yang benar tentang Asas Bernoulli adalah …… a. semakin besar laju fluida, tekanan yang dihasilkan semakin kecil b. semakin besar kecepatan fluida, kecepatan yang dihasilkan semakin kecil c. semakin besar tekanan fluida, tekanan yang dihasilkan semakin kecil d. semakin besar kecepatan fluida, tekanan yang dihasilkan semakin kecil e. semakin besar tekanan fluida, laju yang dihasilkan semakin kecil 7. Budi membantu ibunya mencuci baju. Air yang digunakan berasal dari pompa air berdiameter 5 cm dengan kelajuan 2 m/s. Besar debit air tersebut adalah …… a. 3,259 x 10-3 m3/s c. 3,529 x 10-3 m3/s e. 3,925 x 10-3 m3/s b. 3,295 x 10-3 m3/s d. 3,592 x 10-3 m3/s



SELAMAT BEKERJA



Nama Kelompok 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Beo, 2019 Guru Mata Pelajaran, 7. 8. 9. 10. 11. 12.ALBERT. S. SALIBANA, S.Pd.M.Pd



NIP. 19811016 200903 1 002



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



3



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) 4.b “FLUIDA DINAMIS"



Pertemuan Kedua A. Hari/ Tanggal Praktikum: 2019 B. Kompetensi Dasar 3.4 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi 4.4 Membuat dan menguji proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida C. Indikator Pencapaian Kompetensi 3.4.2 Menghitung besar jarak pancar dari fluida D. Tujuan Pembelajaran 3.4.2 Menghitung besar jarak pancar dari fluida E. Materi Pembelajaran 1. Tekanan hidrostatis (Ph) Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang diakibatkan oleh tekanan zat cair yang diam pada kedalaman tertentu. Secara matematis dapat ditulis: Ph = gh Keterangan: Ph = tekanan hidrostatis (Pa)  = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) h = tinggi zat cair (m) 2. Penerapan tekanan hidrostatik Selain diterapkan pada orang yang sedang berenang atau menyelam, tekanan hidrostatik juga diterapkan pada bejana berhubungan. Hukum bejana berhubungan bunyinya: “jika bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama dan dalam keadaan seimbang atau diam, maka permukaan zat cair terletak pada satu bidang datar”. Hukum utama hidrostatika bunyinya: “semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair sejenis meiliki tekanan yang sama”. 3. Hukum Pascal Bunyi hukum Pascal: “tekanan yang diberikan pada suatu zat cair di wadah tertutup akan diteruskan dan menyebar ke setiap bagian dari zat cair dan dinding wadah tempat zat cair tersebut”. Secara matematis dapat ditulis: P=  Keterangan: F1 = gaya pada pengisap pertama (N) F2 = gaya pada pengisap kedua (N) A1 = luas penampang pengisap pertama (m2) A2 = luas penampang pengisap kedua (m2) Penerapan hukum Pascal pada mesin pengangkat mobil. 4. Hukum Archimedes Bunyi hukum Archimedes: “sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida, diangkat ke atas oleh sebuah gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan”.Secara matematis dapat ditulis: FA = wf  FA = mfg  mf = f Vf FA = fVbfg FA = wu – wa Keterangan: FA = gaya ke tas (N) mf = massa fluida (kg) f = massa jenis fluida (kg/m3)



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



4



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA



Vbf = volume benda yang tercelup dalam fluida (m3) wu = berat benda di udara (N) wa = berat benda di air (N) Penerpapan hukum Archimedes pada kapal laut dan kapal selam serta jembatan ponton. 5. Tegangan permukaan Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Secara matematis dapat ditulis: = = Keterangan: F = gaya (N) L = panjang permukaan (m) d = panjang permukaan yang menyentuh fluida (m); jika dua permukaan yang menyentuh fluida maka d = 2l 6. Meniskus Meniskus adalah kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung. 7. Kapilaritas Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit). Secara matematis dapat ditulis: y = Keterangan: Y = naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m)  = tegangan permukaan (N/m)  = sudut kontak  = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari penampang pipa (m) 8. Viskositas Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Secara matematis dapat ditulis:



=



(



)



Keterangan:  = koefisien viskositas (Ns/m2); b = massa jenis bola (kg/m3); f = massa jenis fluida (kg/m3) r = jari-jari bola (m); g = percepatan gravitasi (m/s2); v = kecepatan terminal bola (m/s) Daftar Pustaka : 1. Buku Guru Fisika untuk SMA/MA XI Peminatan Matematika dan Ilmu-ilmu Alam Edisi Revisi 2016; Pujianto, dkk; Penerbit Intan Pariwara. (Hal. 65-80) 2. Buku Siswa Fisika untuk SMA/MA XI Peminatan Matematika dan Ilmu-ilmu Alam Edisi Revisi 2016; Pujianto, dkk; Penerbit Intan Pariwara. (Hal. 57-82) F. Alat dan Bahan 1. Gambar 1 2. Gambar 2 3. Alat tulis menulis G. Langkah –langkah Kegiatan 1. Duduklah dalam kelompok masing-masing! 2. Siapkanlah alat dan bahan seperti di atas! 3. Amatilah apa yang terjadi dengan gambar 1 dan gambar 2 tersebut!



Amati baikbaik yah!



Gambar 1



Gambar 2



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



5



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA 4.



Catatlah hasil pengamatan kalian ke dalam tabel berikut! Apa yang kamu amati? Gambar 1



Gambar 2



5. Analisislah permasalahan di atas bersama anggota kelompokmu! 6. Buatlah kesimpulan dari kegiatan yang telah kamu lakukan ini:



8. Diskusikan dan presentasikan hasil diskusi kelompokmu di depan kelas dengan penuh semangat! 9. Kumpulkan hasil pekerjaan kelompokmu kepada guru untuk diberi nilai! H. Contoh Soal 1. Halaman 91-92 pada buku siswa I. Latihan soal 1. Kelajuan fluida ideal dalam pipa berdiameter 10 pipa berdiameter 2,5 cm adalah …… a. 30 m/s c. b. 40 m/s d. 2. Perhatikan gambar berikut! Tangki berisi air



cm adalah 2,5 m/s. Besar kelajuan fluida ketika memasuki 50 m/s 60 m/s



e. 70 m/s



diletakkan ditanah seperti pada gambar disamping. Tinggi permukaan air 2 m dari tanah. Pada ketinggian 20 cm terdapat lubang kebocoran sehingga air mengalir melalui lubang tersebut. Jika g = 10 m/s 2, besar jarak mendatar air ketika mengenai tanah adalah ……. a. 1,0 m d. 1,3 m b. 1,1 m e. 1,4 m c. 1,2 m



3.



Perhatikan gambar berikut!



4.



Pompa air 150 watt mengisap air dari kedalaman 12 meter. Air disalurkan pompa melalui pipa dan ditampung dalam tandon air. Jika tandon air memiliki volume 1.000 liter, besar waktu yang dibutuhkan supaya tandon air penuh adalah …… a. 800 sekon



Kecepatan aliran udara di bagian bawah pesawat sebesar 60 m/s. Beda tekanan di atas dan di bawah sayap pesawat sebesar 10 N/m2. Jika massa jenis udara 1,29 kg/m3, besar kecepatan aliran udara di bagian atas sayap adalah …… (g = 10 m/s2) a. 60,10 m/s b. 60,11 m/s c. 60,12 m/s d. 60,13 m/s e. 60,14 m/s



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



6



2019/2020



Lembar Kerja Peserta Didik Kelas XI MIPA



5.



6.



7.



8.



b. 600 sekon c. 400 sekon d. 300 sekon e. 200 sekon Tandon air rumah Andi bocor. Andi membantu ayahnya menambal tandon air yang bocor tersebut. Tinggi tandon 150 cm dan lubang kebocoran 125 cm di bawah permukaan air. Jika debit air yang memancar 30 liter/menit, besar luas penampang lubang kebocoran adalah ….. a. 5 x 10-4 m2 c. 3 x 10-4 m2 e. 1 x 10-4 m2 b. 4 x 10-4 m2 d. 2 x 10-4 m2 Perhatikan gambar berikut! Ketika tangkai pengisap (T) ditekan, cairan dalam tandon (C) akan keluar karena …... a. massa jenis cairan lebih kecil dibandingkan massa jenis udara b. tekanan di titik A lebih kecil daripada di dalam wadah c. gaya adhesi cairan lebih besar dari gaya kohesi d. sifat kapiler dari pipa sempit e. adanya gaya Archimedes Apabila kita berdiri di dekat rel kereta api dan kebetulan saat itu lewat serangkaian kereta api cepat, maka kita ….. a. merasa didorong menjauhi rel d. ditarik dan didorong tergantung kecepatan kereta api b. kadang-kadang merasa ditarik e. diam dan tidak merasakan apapun c. merasa ditarik menuju rel Perhatikan tabel berikut ini! No. Penerapan Asas Bernoulli 1. Teorema Toricelli 2. Venturimeter 3. Tabung pitot 4. Slang penyemprot Beberapa penerapan Asas Bernoulli dalam kehidupan yang benar ditunjukkan oleh nomor …… a. 1 dan 4 d. 1, 2 dan 3 b. 1, 2, 3 dan 4 e. 3 dan 4 c. 1, 2, dan 4



SELAMAT BEKERJA



Nama Kelompok 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



7. 8. Beo, 2019 9. Mata Pelajaran, Guru 10. 11. 12.



ALBERT. S. SALIBANA, S.Pd.M.Pd NIP. 19811016 200903 1 002



Disusun Oleh: Albert. S. Salibana, S.Pd.M.Pd



7