//
you're reading...
Fluida Dinamis

Fluida Dinamis

Fluida Dinamis

By Owen and Thiurma, XI IPA1

A. Peta konsep

B. Tujuan

  • Dapat menganalisis konsep laju aliran dan debit aliran fluida, kemudian menggunakannya dalam memformulasikan persamaan kontinuitas berdasarkan hukum kekekalan massa dalam aliran fluida.
  • Merumuskan persamaan Bernoulli berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik dalam fluida.
  • Menerapkan dan memanfaatkan hukum Bernoulli untuk mengukur laju aliran fluida.
  • Memperlihatkan fenomena gesekan fluida terhadap benda yang bergerak dalam suatu fluida.

C. Pengertian

Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang berkaitan dengan fluida dinamis ini.

D. Besaran-besaran dalam fluida dinamis

Debit aliran (Q)

Jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu, atau:

Dimana :

Q   =    debit aliran (m3/s)

A   =    luas penampang (m2)

V   =    laju aliran fluida (m/s)

Aliran fluida sering dinyatakan dalam debit aliran

Dimana :

Q   =    debit aliran (m3/s)

V   =    volume (m3)

t     =    selang waktu (s)

Contoh  Soal

Suatu pipa mengalirkan air dengan debit 1m3 tiap sekonnya, dan digunakan untuk mengisi bendungan berukuran ( 100 x 100 x 10 ) m. Hitung waktu yang dibutuhkan untuk mengisi bendungan sampai penuh !

Jawab :

Persamaan Kontinuitas

Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka:

Debit aliran 1 = Debit aliran 2, atau :

Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :

Dimana :

p   = tekanan air (Pa)

v    = kecepatan air (m/s)

g   = percepatan gravitasi

h    = ketinggian air

Contoh soal

Sebuah pipa mendatar dengan luas penampang 10 cm2 disambungkan ke pipa mendatar lainnya yang memiliki luas penampang 50 cm2. Kelajuan air dalam pipa kecil adalah 6 m/s dan tekanan disana adalah 200 kPa. Tekanan dalam pipa besar adalah ….

  • 183 kPa
  • 202 kPa
  • 217 kPa
  • 235 kPa
  • 264 kPa

Sebuah pipa horizontal mempunyai luas penampang 0,1 m2 dalam suatu bagian dan 0,05 dalam bagian lain. Laju air dalam penampang pertama adalah 5 m/s, dan tekanan air dalam penampang kedua adalah 2 x 105 N/m2. Tekanan air dalam penampang pertama adalah ….

2,0 x 103 Pa
2,4 x 105 Pa
2,0 x 105 Pa
3,0 x 104 Pa
4,0 x 105 Pa

Sebuah tabung berisi zat cair (ideal).

Pada dindingnya terdapat lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung, sehingga zat cair memancar (terlihat seperti pada gambar). Besarnya x adalah ……..

20 cm
30 cm
40 cm
60 cm
80 cm

E. Penerapan dalam teknologi

Pesawat Terbang

Gaya angkat pesawat terbang bukan karena mesin, tetapi pesawat bisa terbang karena memanfaatkan hukum bernoulli yang membuat laju aliran udara tepat di bawah sayap, karena laju aliran di atas lebih besar maka mengakibatkan tekanan di atas pesawat lebih kecil daripada tekanan pesawat di bawah.

Akibatnya terjadi gaya angkat pesawat dari hasil selisih antara tekanan di atas dan di bawah di kali dengan luas efektif pesawat.

Keterangan:              

-         ρ  = massa jenis udara (kg/m3)

-          va= kecepatan aliran udara pada bagian atas pesawat (m/s)

-          vb= kecepatan aliran udara pada bagian bawah pesawat (m/s)

-          F= Gaya angkat pesawat (N)

Contoh soal

Udara yang mengalir horizontal melalui sayap pesawat terbang mengakibatkan kecepatan udara di bagian atas pesawat sebesar 50 m/s dan di bagian bawah 20 m/s. Jika massa pesawat 200 kg, luas penampang sayap 4 m² dan massa jenis udara 1,29 . Besar gaya angkat yang dialami pesawat adalah …

6386 N
5418 N
3418 N
154,8 N
77,4 N

Penyemprot Parfum dan Obat Nyamuk

Prinsip kerja yang dilakukan dengan menghasilkan laju yang lebih besar pada ujung atas selang botol sehingga membuat tekanan di atas lebih kecil daripada tekanan di bawah. Akibatnya cairan dalam wadah tersebut terdesak ke atas selang dan lama kelamaan akan menyembur keluar.

F. Contoh Soal UN

Perhatikan gambar pipa air di bawah!

Suatu zat cair di alirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar di atas. Jika luas penampang A2 = 8 cm2, A1 = 2 cm2, dan laju zat cair V1= 2 m.s-1, maka besar V2 adalah …

Jawab:

A1 V1         =    A2 V2

2 x 2          =    8 x V2

V2              =    8 / 4

V2              =    0,5 m.s-1

Demikian sekilas penjelasan materi fluida dinamis. Masih banyak kekurangan, tetapi semoga membantu kita semua….. Salam (Owen dan Thiurma)!

About these ads

Diskusi

10 pemikiran pada “Fluida Dinamis

  1. Maksi taz infonya.., ^_^

    Mau nnya yg “Prsamaan Kontinutitas” low rumusnya dblik hslnya msih ttp sa5 pa ndk..?

    Posted by Z_Akhir | Oktober 12, 2012, 2:34 pm
  2. Dear Owen dan Thiurma, saya ada case/a kasus aliran fluida dari suatu drum yang di pompa dan di pindahkan ke drum lain, mohon sekiranya bersedia menganalisa saya akan kirimkan datanya.

    Posted by Didin | November 28, 2012, 7:14 am
  3. TIURRRR KEBACA YAAMPUUUUNNN HEBAATTTTTT

    Posted by MARTHA | Maret 6, 2013, 1:26 am
  4. keren banget…:D

    Posted by zosha | Maret 13, 2013, 12:35 pm
  5. saya mo tanya nich….diket : tekanan air 10 bar, pipa yang digunakan 2”, di pancarkan ke arah atas,
    Dit : – berapa maksimum tinggi pancaran air?
    – berapa jumlah air yang di keluarkan dalam detik?
    mohon bantuannya….minta tolong sekalian rumusnya…

    Best regards,
    ade

    Posted by Ade | Oktober 24, 2013, 11:53 am
    • Wah rumit juga….

      Sy coba seingat sy dan tentunya dgn materi tingkat SMA. Jika ditanya ketinggian maks, maka bs dicari dgn rumus GLBB (untuk mencari ketinggian maks). Rumus GLBB untuk Ketinggian maks hanya tergantung pada kecepatan akhir (yg berarti klu tinggi maks v=0 m/s), percepatan gravitasi g, dan kecepatan awal saat air mulai lepas dari pipa (vo). Nah, vo cari dulu dgn rumus persamaan bernoulli (kan tekanan, kec akhir sudah diketahui).

      Ini hanya usul sepintas aja. Moga ada penyelesaian yg lebih detil…

      Posted by Set | November 16, 2013, 9:57 am
      • makin gk ngerti saya….bisa bantu yang lebih detail gk….

        BR,
        Ade

        Posted by maidawati | November 16, 2013, 2:10 pm
      • Yukkk… Yg lain ada yg bs bantu? Yg kuliah di bagian air (yg basah2… :) ). Oh iya, yg nanya pertaman kali ini sebetulnya masih SMA atau udah kuliah ya?

        Posted by Set | November 18, 2013, 7:41 am
      • saya sudah bekerja, tapi banyak di bagian air….

        Regards,
        Ade

        Posted by ade darma putra | November 21, 2013, 5:40 am

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: