Edukiper.com - Fluida Dinamis. Kumpulan rumus, teori, dan konsep dasar tentang fluida dinamis. Kumpulan rumus fluida dinamis ini merupakan kelanjutan dari pembahasan sebelumnya mengenai fluida statis. Pada bagian ini, kumpulan rumus berisi beberapa rumus dasar yang umum digunakan dalam pembahasan fluida dinamis atau mekanika fluida yang bergerak. Dalam fluida dinamis, ada besaran yang selalu ditinjau dalam setiap kasus yaitu besaran kecepatan.
Beberapa subtopik yang akan dibahas dalam kumpulan rumus fluida dinamis antaralain asas kontinuitas dan persamaan kontinuitas, persamaan Bernoulli, gaya stokes, kecepatan semburan pada pipa atau tangki bocor, pipa venturi, pipa pitot, dan gaya angkat pada pesawat terbang.
Kumpulan rumus fluida dinamis ini dapat digunakan dalam beberapa model soal seperti menentukan kecepatan fluida di pipa yang lebih kecil, menentukan kecepatan berdasarkan persamaan Bernoulli, menentukan laju pancuran, menentukan syarat agar pesawat dapat terangkat, dan sebagainya.
#1 Rumus Debit
Debit adalah jumlah zat cair yang melewati penampang tiap detiknya. Besar debit berbanding lurus dengan volume fluida yang mengalir dan berbanding terbalik dengan waktu.
Keterangan :
Q = debit (m3/s)
V = volume fluida (m3)
t = waktu (s)
v = kecepatan fluida mengalir (m/s)
A = luas penampang pipa (m2).
#2 Persamaan Kontinuitas
Berdasarkan asas kontinuitas, debit yang mengalir pada pipa dengan luas penampang A1 akan sama dengan debit air pada pipa dengan luas A2. sehingga berlaku :
Jika diameter pipa diketahui, maka berlaku rumus :
Keterangan :
Q1 = debit air di bagian pipa pertama (m3/s)
Q2 = debit air di bagian pipa kedua (m3/s)
A1 = luas penampang bagian pipa pertama (m2)
A2 = luas penampang bagian pipa kedua (m2)
v1 = kecepatan fluida di bagian pipa pertama (m/s)
v2 = kecepatan fluida di bagian pipa pertama (m/s)
d = diameter pipa (m).
Berdasarkan Prinsip Bernoulli, pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Menurut prinsip ini berlaku :
#2 Persamaan Bernoulli
Keterangan :
P1 = tekanan dititik pertama (N/m2)
P2 = tekanan dititik kedua (N/m2)
v1 = kecepatan aliran di titik pertama (m/s)
v2 = kecepatan aliran di titik kedua (m/s)
h1 = ketinggian titik pertama (m)
h2 = ketinggian titik kedua (m)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2).
#3 Gaya Stokes
Ketika sebuah benda bergerak di dalam fluida, akan timbul gesekan antara fluida dengan permukaan benda. Gaya gaya gesekan antara benda dengan fluida itu disebut gaya stokes.
Keterangan :
Fs = gaya stokes (N)
r = jari-jari benda (m)
η = viskositas fluida (N s/m2)
v = kelajuan relatif benda terhadap fluida (m/s).
#4 Kecepatan Semburan air pada Tangki Bocor
Laju pancuran:
Jarak mendatar pancuran :
Keterangan :
v = kecepatan semburan air pada lubang (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h1 = kedalaman posisi lubang atau kebocoran (m)
h2 = ketinggian lubang dihitung dari dasar atau tanah (m).
#1 Pipa Venturi dengan Manometer terbuka
P1 - P2 = ρ g h
P1 - P2 = ½ ρ (v2 2 - v1 2)
A1 . v1 = A2 . v2
Kecepatan pada penampang pertama :
Kecepatan pada penampang kedua :
#2. Pipa Venturi dengan Menometer Tertutup
Kecepatan pada penampang pertama :
Kecepatan pada penampang kedua :
Keterangan :
A1 = luas penampang tabung bagian pertama (m2)
A2 = luas penampang tabung pada bagian kedua (m2)
v1 = kecepatan zat cair yang melewati A1 (m/s)
v2 = kecepatan zat cair yang melewati A2 (m/s)
h = selisih tinggi zat cair di dalam pipa U (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
ρ = massa jenis zat cair di dalam tabung aliran (kg/m3)
ρ1 = massa jenis zat cair di dalam tabung aliran (kg/m3)
ρ2 = massa jenis zat cair di dalam pipa U (kg/m3).
#3 Tabung Pitot
Tabung pitot adalah alat untuk mengukur laju aliran gas. Pada tabung pitot berlaku :
v2 = 0
P2 - P1 = ½ ρ v12
P2 - P1 = ρ2 g h
Kecepatan pada tabung aliran :
Keterangan :
v1 = laju gas dalam pipa aliran (m/s)
ρ = massa jenis gas (kg/m3)
ρ2 = massa jenis air raksa (kgm-3) g = percepatan gravitasi (ms-2)
h = selisih tinggi permukaan air raksa (m).
Syarat pesawat dapat terangkat :
⇒ F1 - F2 > Wpesawat
Agar dapat terbang lurus secara horizontal :
⇒ F1 - F2 = Wpesawat
Keterangan :
F1 = gaya tekan pada bagian bawah sayap (N)
F2 = gaya tekan pada bagian atas sayap (N)
P1 = tekanan di bawah sayap (N/m2)
P2 = tekanan di atas sayap (N/m2)
A = luas penampang sayap (m2)
v1 = kecepatan udara di bawah sayap (m/s)
v2 = kecepatan udara di atas sayap (m/s).
Demikianlah kumpulan rumus fluida dinamis yang dapat kami rangkum. Jika kumpulan rumus ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share yang tersedia di bawah ini.
Beberapa subtopik yang akan dibahas dalam kumpulan rumus fluida dinamis antaralain asas kontinuitas dan persamaan kontinuitas, persamaan Bernoulli, gaya stokes, kecepatan semburan pada pipa atau tangki bocor, pipa venturi, pipa pitot, dan gaya angkat pada pesawat terbang.
Kumpulan rumus fluida dinamis ini dapat digunakan dalam beberapa model soal seperti menentukan kecepatan fluida di pipa yang lebih kecil, menentukan kecepatan berdasarkan persamaan Bernoulli, menentukan laju pancuran, menentukan syarat agar pesawat dapat terangkat, dan sebagainya.
Pengertian Debit dan Persamaan Kontinuitas
#1 Rumus Debit
Debit adalah jumlah zat cair yang melewati penampang tiap detiknya. Besar debit berbanding lurus dengan volume fluida yang mengalir dan berbanding terbalik dengan waktu.
| Q = V/t = v . A |
Keterangan :
Q = debit (m3/s)
V = volume fluida (m3)
t = waktu (s)
v = kecepatan fluida mengalir (m/s)
A = luas penampang pipa (m2).
#2 Persamaan Kontinuitas
Berdasarkan asas kontinuitas, debit yang mengalir pada pipa dengan luas penampang A1 akan sama dengan debit air pada pipa dengan luas A2. sehingga berlaku :
| Q1 = Q2 |
| A1.v1 = A2.v2 |
Jika diameter pipa diketahui, maka berlaku rumus :
| d12 . v1 = d22 . v2 |
Keterangan :
Q1 = debit air di bagian pipa pertama (m3/s)
Q2 = debit air di bagian pipa kedua (m3/s)
A1 = luas penampang bagian pipa pertama (m2)
A2 = luas penampang bagian pipa kedua (m2)
v1 = kecepatan fluida di bagian pipa pertama (m/s)
v2 = kecepatan fluida di bagian pipa pertama (m/s)
d = diameter pipa (m).
Persamaan Bernoulli
#1 Prinsip BernoulliBerdasarkan Prinsip Bernoulli, pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Menurut prinsip ini berlaku :
| P + ½ ρ.v2 + ρ.g.h = konstan |
#2 Persamaan Bernoulli
| P1 + ½ ρv1 2 + ρgh1 = P2 + ½ ρv2 2 + ρgh2 |
Keterangan :
P1 = tekanan dititik pertama (N/m2)
P2 = tekanan dititik kedua (N/m2)
v1 = kecepatan aliran di titik pertama (m/s)
v2 = kecepatan aliran di titik kedua (m/s)
h1 = ketinggian titik pertama (m)
h2 = ketinggian titik kedua (m)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2).
#3 Gaya Stokes
Ketika sebuah benda bergerak di dalam fluida, akan timbul gesekan antara fluida dengan permukaan benda. Gaya gaya gesekan antara benda dengan fluida itu disebut gaya stokes.
| Fs = 6 π r.η.v |
Keterangan :
Fs = gaya stokes (N)
r = jari-jari benda (m)
η = viskositas fluida (N s/m2)
v = kelajuan relatif benda terhadap fluida (m/s).
#4 Kecepatan Semburan air pada Tangki Bocor
Laju pancuran:
| v = √2.g.h1 |
Jarak mendatar pancuran :
| x = 2 √h1 . h2 |
Keterangan :
v = kecepatan semburan air pada lubang (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h1 = kedalaman posisi lubang atau kebocoran (m)
h2 = ketinggian lubang dihitung dari dasar atau tanah (m).
Pipa Venturi dan Pipa Pitot
#1 Pipa Venturi dengan Manometer terbuka
P1 - P2 = ρ g h
P1 - P2 = ½ ρ (v2 2 - v1 2)
A1 . v1 = A2 . v2
Kecepatan pada penampang pertama :
|
Kecepatan pada penampang kedua :
|
#2. Pipa Venturi dengan Menometer Tertutup
Kecepatan pada penampang pertama :
|
Kecepatan pada penampang kedua :
|
Keterangan :
A1 = luas penampang tabung bagian pertama (m2)
A2 = luas penampang tabung pada bagian kedua (m2)
v1 = kecepatan zat cair yang melewati A1 (m/s)
v2 = kecepatan zat cair yang melewati A2 (m/s)
h = selisih tinggi zat cair di dalam pipa U (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
ρ = massa jenis zat cair di dalam tabung aliran (kg/m3)
ρ1 = massa jenis zat cair di dalam tabung aliran (kg/m3)
ρ2 = massa jenis zat cair di dalam pipa U (kg/m3).
#3 Tabung Pitot
Tabung pitot adalah alat untuk mengukur laju aliran gas. Pada tabung pitot berlaku :
v2 = 0
P2 - P1 = ½ ρ v12
P2 - P1 = ρ2 g h
Kecepatan pada tabung aliran :
|
Keterangan :
v1 = laju gas dalam pipa aliran (m/s)
ρ = massa jenis gas (kg/m3)
ρ2 = massa jenis air raksa (kgm-3) g = percepatan gravitasi (ms-2)
h = selisih tinggi permukaan air raksa (m).
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
| F1 - F2 = (P1 - P2)A |
| F1 - F2 = ½ ρ(v22 - v12)A |
Syarat pesawat dapat terangkat :
⇒ F1 - F2 > Wpesawat
Agar dapat terbang lurus secara horizontal :
⇒ F1 - F2 = Wpesawat
Keterangan :
F1 = gaya tekan pada bagian bawah sayap (N)
F2 = gaya tekan pada bagian atas sayap (N)
P1 = tekanan di bawah sayap (N/m2)
P2 = tekanan di atas sayap (N/m2)
A = luas penampang sayap (m2)
v1 = kecepatan udara di bawah sayap (m/s)
v2 = kecepatan udara di atas sayap (m/s).
Demikianlah kumpulan rumus fluida dinamis yang dapat kami rangkum. Jika kumpulan rumus ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share yang tersedia di bawah ini.
0 comments :
Post a Comment