3 Contoh Soal Venturimeter Lengkap dengan Pembahasannya

Ilustrasi penerepan venturimeter. Foto: unsplash.com/sigmund

Fluida meruapakan salah satu materi yang dipelajari para siswa dalam mata pelajaran Fisika. Dalam belajar materi fluida, para siswa akan menganal perhitungan venturimeter atau pipa venturi. Untuk lebih memahami materi yang satu ini, kamu bisa menggunakan 3 contoh soal ventuti meter lengkap dengan pembahasannya sebagai bahan belajar.

Mengenal Venturimeter

Venturimeter atau pipa venturi merupakan sebuah alat yang dipasangkan pada sebuah pipa yang berfungsi untuk mengukur aliran fluida dalam bentuk zat cair dan gas. Prinsip kerja alat ini merupakan pengaplikasian hukum Bernauli. Berdasarkan hukum tersebut, diperoleh persamaan untuk mengetahui kecepatan yang masuk dalam venturimeter.

Besar kecepatan air atau gas yang masuk ke dalam venturi meter (v1) dipengaruhi luas penampang kedua pipa venturi (A1 dan A2), percepatan grafitasi (g), ketinggian fluida (h), dan masa jenis fluida (ρ)

Cara Kerja Venturimeter

Secara umum, venturimeter terdiri dari tiga bagian utama, yakni inlet, inlet cone, dan throat.

Inlet merupakan bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa aliran. Bagian ini merupakan tempat tekanan awal yang dapat dilihat melalui sebuah tabung yang bernama piezometer.

Inlet cone adalah bagian kerucut yang berfungsi untuk menatur kecepatan fluida.

Throat atau leher adalah bagian yang memiliki bentuk yang sama seperti bagian terkecil inlet cone dan bertujuan agar mengatur kecepatan ailran kelar dari outlet cone.

Rumus Venturimeter

Dalam menentukan perhitungan aliran fluida, terdapat percepatan kontinuitas dengan rumus:

A1 x v1 = A2 xv2

Keterangan:

A1: luas pemampang pertama (m²)

v1: kecepatan fluida masuk (m/s)

A2: luas pemapang kedua (m²)

v2: kecepatan fluida keluar (m/s)

Hukum Bernauli menjelaskan bagaimana aliran fluida, di mana kenaikan fluida akan menyebabkan penurunan tekanan fluida secara bersamaan.

Persamaan hukum Bernauli dalam venturimerer

P1 – P2 = ½ρ(v2² -v1²)

Kecepatan saat masuk venturimeter

v1 = √2.g.h / (A1/A2)² – 1

Kecepatan saat keluar dari venturimeter

√2.g.h / 1 - (A1/A2)²

Keterangan:

v1: kecepatan fluida masuk (m/s)

v2: kecepatan fluida keluar (m/s)

A1: luas pemampang awal (m²)

A2: luas pemampang akhir (m²)

g: percepatan grafitasi

h: selisih ketinggian permukaan fluida (m)

Ilustrasi contoh venturimeter. Foto: unsplash.com/rgaleriacom

Contoh Soal Venturimeter

Mengutip dari buku Fisika SMA/MA Kalas XI oleh Goris Seran Daton, dkk (2007:229), contoh soal venturimet adalah:

1. Udara memasuki venturimeter dengan manometer dari kiri ke kanan. Diketahui bahwa zat cair pengisi venturimeter adalah raksa. Jari-jari penampang besar dan kecil masing-masing adalah r1 = 1,0 cm dan r2 = 0,50 cm. Udara memasuki venturimeter dengan kelajuan V1 = 15 m/s. Tentukan selisih ketinggian raksa pada kedua kaki manometer! (ρu- 1,3 kg/m³, pr = 13,6 g/cm³)

Pembahasan

P1 – p2 = ½ ρuv1² (A2/A1 – 1

= ½ ρu v1² ((d1/d2)² – 1)

= ½ ρuv1² ((2/1) ² – 1)

P1 – p2 = ½ ρu x 15v1²

Perbedaan tekanan ini menyebabkan permukaan raksa dalam manometer tidak sejajar.

P1 – P2 = ρrgh

1/2 ρu . 15v1² = prgh

H = 15v1² ρu / 2 ρrg = 15.15².1,3 / 2.13600.10 = 0,016 = 1,6 cm.

2. Air mengalir pada sebuah pipa, di mana kecepatan air masuk sebesar 4 m/s. Jika diameter pemampang keluar setengah dari pipa masuk, berapakah kecepatan aliran fluida pada pipa keluar!

Pembahasan

A1 . v1 = A2 . v2

= 2A x 4 = A2 . v2

= 2x4 = v2

= v2 = 8 m/s

3. Sebuah venturimeter memiliki luas pemampang 1 dan pemampang 2 adalah 5 : 3. Apabila ketinggian masing-masing pipa h1 = 9 cm dan h2 = 4 cm. Tentukan kecepatan air pada pemampang 1 dan pemampang 2.

Pembahasan

Tekanan pada pemampang besar dan pemampang kecil dapat diperoleh dengan persamaan

P = ρgh

Maka:

P1 = ρgh1 = (1000 kg/m³) (10 m/s²) (0,09 m) = 900 Pa

P2 = ρgh2 = (1000 kg/m³)(10 m/s²) (0,04 m) = 400 Pa

P1 – P2 = 500 Pa

P1 – p2 = ½ ρ(v2² – v1²)

500 Pa – ½ (1.000 kg/m³) (v2² – v1²)

(v2² – v1²) = (1.000 kg/m³) / 500 Pa . 2

(v2² – v1²) = 1 m²/s²

Persamaan kontuniitas

A1v1 = A2v2

= v1/v2 – 3/5

= v1 = (3/5) v2

= v2² – ((3/5)) v2²) ² = 1 m²/s²

= (16/25) v2² = 1 m²/s²

V2 = 1,25 m/s dan v1 = 0,75 m/s.

Itu dia penjelasan tentang contoh soal venturimeter beserta pembahasannya. Memang jika dilihat sekilat terlihat sulit. Namun jika dipelajari secara seksama, soal seperti ini tidaklah sesulit seperti yang kamu bayangkan.(MZM)