Home > FLUIDA DINAMIS > RUMUS FISIKA > RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS

RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS

PENGERTIAN FLUIDA DINAMIS

 
Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA: - Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap :
  • Tidak kompresibel artinya bahwa dengan adanya perubahan tekanan ,volume fluida tidak berubah.
  • Tidak memngalami gesekan, artinya bahwa pada saat fluida mengalir,gesekan antara fluida dengan dinding tempat mengalir dapat diabaikan.
  • Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu dan untuk luas penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.

JENIS ALIRAN FLUIDA DINAMIS

Ada beberapa jenis aliran fluida. Lintasan yang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa jenis aliran fluida.
  • Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama laindengan mulus. Pada aliran partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.
  • Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai disungai-sungai dan selokan-selokan.

A. DEBIT

Debit dalam hidrologi adalah sejumlah besar volume air yang mengalir tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:\[\small Q=A.v=\frac{V}{t}\] Keterangan :
  • Q = debit (m3/s)
  • V = volume fluida (m3)
  • t = waktu (sekon)
  • A = luas penampang (m2)
  • v = kecepatan (m/s)

B. PERSAMAAN KONTINUITAS

Persamaan kontinuitas menyatakan bahwa debit fluida yang memasuki pipa sama dengan debit fluida yang keluar dari pipa. Perhatikan gambar aliran fluida yang mengalir dalam pipa.

RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMISDari gambar tersebut terlihat aliran fluida mengalir dari luas penampang satu menuju luas penampang dua. Pada luas penampang awal (A1) fluida memiliki kecepatan v1, sedangkan pada luas penampang akhir (A2) fluida memiliki kecepatan v2. Oleh karena itu, persamaan kontinuitas berlaku persamaan berikut :\[\small \\Q_{1}=Q_{2}\\\\A_{1}.v_{1}=A_{2}.v_{2}\] Keterangan :
  • Q1 =debit ketika masuk (m3/s)
  • Q2 =debit ketika keluar (m3/s)
  • A1 =luas penampang 1 (m2)
  • A2 =luas penampang 2 (m2)
  • v1 =kecepatan fluida ketika masuk (m/s)
  • v2 =kecepatan fluida ketika keluar (m/s)

C. AZAS BERNOULLI

Asas Bernoulli menyatakan bahwa dalam pipa horizontal, tekanan fluida paling besar terdapat dalam fluida dengan kelajuan aliran kecil, sedangkan tekanan paling kecil terdapat dalam fluida dengan kelajuan aliran besar. Perhatikan gambar berikut ini !
RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS
Asas Bernoulli apabila dituliskan dalam suatu persamaan sebagai berikut :
$\small \\P+\rho gh+\frac{1}{2}\rho v^{2}=konstan\\ \\P_{1}+\rho gh_{1}+\frac{1}{2}\rho v_{1}^{2}=P_{2}+\rho gh_{2}+\frac{1}{2}\rho v_{2}^{2}$ Keterangan :
  • P1, P2 = Tekanan dititik 1 dan 2 (N/m2)
  • v1, v2 = kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/s)
  • h1, h2 = ketinggian di titik 1 dan 2 (m)
  • ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)

D. APLIKASI AZAS BERNOULLI

1. Tangki Berlubang
RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS
Kecepatan semburan air
$ v=\sqrt{2gh}$
Keterangan : 
  • v = kecepatan semburan air (m/s)
  • h = jarak lubang dari permukaan air (m)
  • H= tinggi total permuukaan air (m)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
Waktu yang dibutuhkan semburan air mencapai tanah

$t=\sqrt{\frac{2(H-h)}{g}}$
Keterangan :
t = waktu yang dibutuhkan air mencapai tanah (s)

Jarak Jangkauan Air
$x=2\sqrt{h(H-h)}$
Keterangan :
  • h = tinggi lubang dari permukaan air (m)
  • H= ketinggian air diukur dari permukaan tanah (m)
  • x = jarak jangkauan air (m)
2. Venturimeter
a. Venturimeter tanpa manometer
RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS
Kelajuan fluida pada luas penampang A1 sebagai berikut :
$v_{1}=\sqrt{\frac{2gh}{\left ( \frac{A_{1}}{A_{2}} \right )^{2}-1}}$
Keterangan :
  • v1 = kelajuan fluida pada penampang 1 (m/s)
  • A1=luas penampang 1 (m2)
  • A2=luas penampang 2 (m2)
  • h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
b. Venturimeter dengan manometer
RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS

Kelajuan fluida pada luas penampang A1 sebagai berikut :
$v_{1}=\sqrt{\frac{2\rho _{r}gh}{\rho _{u}\left ( \frac{A_{1}}{A_{2}} \right )^{2}-1}}$
Keterangan :
  • v1= kelajuan fluida pada penampang 1 (m/s)
  • A1=luas penampang 1 (m2)
  • A2=luas penampang 2 (m2)
  • h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
  • ρr = massa jenis raksa (kg/m3)
  • ρu = massa jenis udara (kg/m3)

3. Tabung Pitot
Tabung pitot adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan gas. Kecepatan aliran gas dirumuskan sebagai berikut :
$v=\sqrt{\frac{2\rho _{r}gh}{\rho _{u}}}$
  • v = kelajuan aliran gas (m/s)  
  • h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
  • ρr = massa jenis raksa (kg/m3)
  • ρu = massa jenis udara (kg/m3)

4. Gaya Angkat Pesawat
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kecepatan udara pada sayap bagian atas lebih besar dibandingkan dengan kecepatan udara pada sayap bagian bawah. Akibatnya tekanan bagian atas lebih kecil dibandingkan tekanan bagian bawah. Sketsa gambar yang ditunjukkan melalui gambar berikut :
RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS
Persamaan gaya angkat pesawat adalah sebagai berikut :
$\\F_{1}-F_{2}=\left ( P_{1}-P_{2} \right )A\\\\F_{1}-F_{2}=\frac{1}{2}\rho \left ( v_{2}^{2} -v_{1}^{2}\right )A$
Keterangan :
  • F1 - F2 = gaya angkat pesawat terbang (N)
  • P1= tekanan di bagian bawah sayap (N/m2)
  • P2= tekanan di bagian atas sayap(N/m2)
  • A= luas penampang sayap (m2)
  • v1= kecepatan udara di sayap bagian bawah (m/s)
  • v2= kecepatan udara di sayap bagian atas (m/s)
  • ρ = massa jenis udara (kg/m3)
Barangkali ini yang anda cari: