Ketinggian Tangki Air yang Mengalami Kebocoran

Tangki air yang terbuat dari plastik memiliki air yang mengalir melalui pipa dengan diameter 's' cm. Laju air yang mengalir dari tangki tersebut adalah sebesar 5/16 m/s. Namun, tangki tersebut mengalami kebocoran pada ketinggian 5 cm dari dasar tangki dengan diameter lubang 1 cm. Meskipun mengalami kebocoran, air dalam tangki tetap dapat mencapai ketinggian maksimum yang sama dengan ketinggian tangki. Untuk menentukan tinggi tangki tersebut, kita perlu memperhatikan beberapa faktor. Pertama, kita perlu memahami bahwa air dalam tangki selalu penuh, meskipun terjadi kebocoran. Kedua, kita perlu mengetahui bahwa laju air yang mengalir dari tangki adalah 5/16 m/s. Dalam kasus ini, kita dapat menggunakan prinsip dasar fisika yang dikenal sebagai hukum Bernoulli. Hukum Bernoulli menyatakan bahwa tekanan dalam fluida (dalam hal ini, air) akan berkurang ketika kecepatan fluida meningkat. Dengan kata lain, semakin besar laju air yang mengalir, semakin rendah tekanan di dalam tangki. Dalam kasus ini, kita dapat mengasumsikan bahwa tekanan di dasar tangki adalah sama dengan tekanan di lubang kebocoran. Karena air dalam tangki selalu penuh, maka tekanan di dasar tangki adalah tekanan hidrostatis, yang dapat dihitung dengan rumus P = ρgh, di mana P adalah tekanan, ρ adalah massa jenis air, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi air di dalam tangki. Dalam kasus ini, kita dapat mengasumsikan bahwa tekanan di lubang kebocoran adalah tekanan atmosfer, karena lubang tersebut terbuka ke udara. Tekanan atmosfer dapat dianggap konstan. Dengan menggunakan hukum Bernoulli, kita dapat menyamakan tekanan di dasar tangki dengan tekanan di lubang kebocoran. Dengan kata lain, ρgh = P atmosfer. Dalam kasus ini, kita dapat mengasumsikan bahwa massa jenis air (ρ) adalah konstan. Dengan demikian, kita dapat menyederhanakan persamaan menjadi gh = konstanta. Karena air dalam tangki selalu penuh, maka tinggi air di dalam tangki (h) adalah tinggi tangki itu sendiri. Dengan kata lain, tinggi tangki adalah konstanta. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa tinggi tangki adalah konstanta, yaitu 120 cm. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah a. 120 cm. Dalam kasus ini, kita dapat melihat bahwa meskipun terjadi kebocoran pada tangki, tinggi air di dalam tangki tetap sama dengan tinggi tangki itu sendiri. Hal ini menunjukkan bahwa kebocoran pada ketinggian 5 cm dari dasar tangki tidak mempengaruhi tinggi air di dalam tangki.