LKPD Praktikum Virtual Persamaan Kontinuitas
A. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)
Praktikum Virtual Persamaan Kontinuitas
- Membuktikan bahwa debit fluida ($Q$) yang mengalir pada penampang pipa atau saluran apa pun besarnya selalu konstan.
- Membuktikan hukum kontinuitas bahwa perkalian luas penampang dan kecepatan fluida bernilai konstan ($A_1 \cdot v_1 = A_2 \cdot v_2 = \text{konstan}$).
- Menganalisis hubungan antara luas penampang pipa terhadap kelajuan aliran fluida.
- Aplikasi Simulasi Virtual Lab Persamaan Kontinuitas
- Pipa uji dengan ukuran diameter penampang yang dapat divariasikan ($d_1$ dan $d_2$)
- Penggaris digital (untuk mengukur jarak tempuh fluida / objek penanda, $s$)
- Stopwatch digital (untuk mengukur waktu tempuh fluida, $t$)
- Gelas ukur / penampung volume fluida
- Bola penanda / partikel fluida interaktif
- Buka aplikasi simulasi Virtual Lab Persamaan Kontinuitas di atas LKPD ini.
- Atur diameter penampang masuk ($d_1$) dan penampang keluar ($d_2$) pada slider kontrol sesuai dengan variasi data Percobaan 1 hingga 5.
- Hitung luas penampang $A_1$ dan $A_2$ menggunakan rumus lingkaran: $$A = \frac{1}{4}\pi d^2$$
- Tentukan lintasan ukur ($s_1$ dan $s_2$) pada pipa dengan menyeret penggaris digital.
- Jalankan simulasi air, lalu gunakan stopwatch untuk mengukur waktu ($t_1$ dan $t_2$) yang dibutuhkan fluida/bola penanda untuk melewati jarak $s_1$ dan $s_2$.
- Hitung kelajuan fluida ($v_1$ dan $v_2$) pada masing-masing penampang dengan rumus: $$v = \frac{s}{t}$$
- Hitung debit fluida pada penampang 1 ($Q_1 = A_1 \cdot v_1$) dan penampang 2 ($Q_2 = A_2 \cdot v_2$).
- Isikan data hasil pengukuran ke dalam Tabel Pengamatan di bawah ini. Tabel akan otomatis menghitung nilai $A$, $v$, dan $Q$.
Petunjuk: Masukkan nilai $d_1, d_2, s_1, s_2, t_1,$ dan $t_2$ ke dalam tabel. Kolom $A$, $v$, dan $Q$ akan terhitung secara otomatis.
| No | Penampang 1 (Besar) | Penampang 2 (Kecil / Beda Size) | Keterangan ($Q_1 \approx Q_2$) |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $d_1$ (m) | $A_1$ (m²) | $s_1$ (m) | $t_1$ (s) | $v_1$ (m/s) $\left(\frac{s_1}{t_1}\right)$ |
$d_2$ (m) | $A_2$ (m²) | $s_2$ (m) | $t_2$ (s) | $v_2$ (m/s) $\left(\frac{s_2}{t_2}\right)$ |
||
| 1 | 3.14 | 2.00 | 0.79 | 8.00 | Konstan | ||||||
| 2 | 3.14 | 1.50 | 1.56 | 3.00 | Konstan | ||||||
| 3 | 7.07 | 2.00 | 1.77 | 8.00 | Konstan | ||||||
| 4 | 1.77 | 4.00 | 0.79 | 9.00 | Konstan | ||||||
| 5 | 4.91 | 3.00 | 1.23 | 12.00 | Konstan | ||||||
Contoh Hasil Perhitungan (Percobaan 1):
1. Menghitung Luas Penampang Pipa:
$$A_1 = \frac{1}{4} \pi d_1^2 = 0,25 \times 3,14159 \times (2,00)^2 \approx 3,14 \text{ m}^2$$ $$A_2 = \frac{1}{4} \pi d_2^2 = 0,25 \times 3,14159 \times (1,00)^2 \approx 0,79 \text{ m}^2$$
2. Menghitung Kelajuan Aliran Fluida:
$$v_1 = \frac{s_1}{t_1} = \frac{4,00\text{ m}}{2,00\text{ s}} = 2,00 \text{ m/s}$$ $$v_2 = \frac{s_2}{t_2} = \frac{8,00\text{ m}}{1,00\text{ s}} = 8,00 \text{ m/s}$$
3. Menghitung Debit Aliran Fluida ($Q$):
$$Q_1 = A_1 \cdot v_1 = 3,14 \text{ m}^2 \times 2,00 \text{ m/s} = 6,28 \text{ m}^3/\text{s}$$ $$Q_2 = A_2 \cdot v_2 = 0,79 \text{ m}^2 \times 8,00 \text{ m/s} = 6,32 \text{ m}^3/\text{s}$$
Terlihat bahwa $Q_1 \approx Q_2$, yang membuktikan bahwa debit fluida di setiap titik penampang bernilai konstan.
Komentar