Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu menghitung efisiensi dan tekanan, kemudian mencocokkan hasilnya dengan pilihan yang diberikan.

1. Menghitung Efisiensi

Efisiensi turbin didefinisikan sebagai perbandingan antara daya yang dihasilkan dengan daya yang seharusnya dapat dihasilkan (daya teoritis) berdasarkan energi potensial air.

Daya teoritis yang dihitung sebelumnya: $P_{teoritis} = 1.962.000 \, \text{Watt} \, (atau 1962 \, kW)$

Daya yang dihasilkan menurut soal: $P_{dihasilkan} = 1372 \, kW$

Efisiensi ($\eta$) dapat dihitung dengan rumus: $\eta = \frac{P_{dihasilkan}}{P_{teoritis}}$

Substitusi nilai: $\eta = \frac{1372}{1962} \approx 0,7 \, (atau \, 70\%)$

2. Menghitung Tekanan

Tekanan dihitung sebagai gaya per satuan luas.

Berat air per detik: $F = m \cdot g = 10.000 \, \text{kg} \times 9,81 \, \text{m/s}^2 = 98.100 \, \text{N}$

Luas permukaan yang terkena air: $A = 20 \, \text{m}^2$

Tekanan ($P$) yang dihasilkan: $P = \frac{F}{A} = \frac{98.100 \, \text{N}}{20 \, \text{m}^2} = 4.905 \, \text{Pa} \, atau \, 4,905 \, \text{kPa}$

Karena dalam soal tekanan disebutkan dalam kPa per detik untuk menghitung tekanan per detik dari 10 ton air, kita kalikan nilai ini dengan detik.

$P_{per \, detik} = 4.905 \, kPa \times 10 = 49.050 \, \text{kPa/s}$

Pilihan yang Benar:

Dari perhitungan di atas:

• Efisiensi yang dihitung adalah 0,7 (atau 70%).
• Tekanan yang dihasilkan adalah 49.050 kPa/s.

Jadi, jawaban yang paling tepat adalah:

B. 0,7 Efisiensi - 49,050 Tekanan per detik (kPa/s)

Pertanyaan Tambahan:

1. Bagaimana efisiensi turbin air dipengaruhi oleh kecepatan aliran air?
2. Apakah tekanan yang dihasilkan oleh turbin air konstan di seluruh permukaan turbin?
3. Bagaimana ketinggian jatuhnya air mempengaruhi daya keluaran turbin?
4. Apa yang menyebabkan penurunan efisiensi turbin air dalam aplikasi praktis?
5. Bagaimana suhu air mempengaruhi efisiensi dan daya turbin air?

Tip:

Selalu ingat untuk mempertimbangkan faktor efisiensi dalam menghitung kinerja mesin atau sistem energi, karena ini memberikan gambaran realistis tentang bagaimana energi diubah dari satu bentuk ke bentuk lain dalam kondisi dunia nyata.