Skip to content
Rumus dan Contoh Soal Fluida Dinamis – Pembahasan Fisika mengenai fluida pasti akan berhubungan mengenai penghitungan pada zat cair. Penghitungan ini dilakukan dalam mengetahui tekanan gaya per satuan luas dengan arah gaya yang tegak lurus ke luas permukaan. Fluida statis sendiri berhubungan dengan keseimbangan air, sedangkan pada fluida dinamis berhubungan dengan debit air.
Pembahasan fluida dinamis terjadi akibat adanya gerakan fluida berupa zat cair atau gas. Misalnya, pada saat menekan air yang mengalir di ujung selang agar aliran airnya lebih cepat dan jangkauannya lebih jauh. Sederhananya, fluida dinamis dapat dikatakan sebagai fluida yang bergerak dengan kecepatan tertentu dan dapat dilihat dari debit airnya. Hal ini karena pada fluida dinamis akan memiliki kecepatan yang konstan terhadap waktu.
Baca Juga: Rumus Viskositas Kinematis Air dan Contoh Soal
Baca Juga: Reaksi Hidrokarbon, Subtitusi, Adisi dan Eliminasi
Baca Juga: Mengenal Asam Karboksilat, Tata Nama dan Sifat-Sifatnya
Pada kesempatan kali ini kalian akan mempelajari mengenai fluida dinamis dan beberapa contoh soalnya. Berikut pembahasannya
Rumus-Rumus Fluida Dinamis
Debit Aliran
Debit adalah jumlah banyaknya volume fluida yang mengalir pada suatu tenpat setiap satuan waktu.
Fluida yang mengalir dengan kecepatan v menempuh jarak d pada suatu luas penampang A, sehingga debit aliran diperoleh,
Dimana, Q adalah debit aliran (m3/s), V adalah volume fluida (m3),A adalah luas penampang (m2), dan v adalah kecepatan air (m/s) dan t adalah waktu (s).
Persamaan Kontinuitas
Persamaan kontinuitas adalah suatu persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dari tempat satu ke tempat lainnya.
Apabila diilustrasikan sebuah pipa, massa fluida yang masuk ke suatu penampang kemudian akan keluar di ujung penampang lain dengan massa yang sama menyebabkan debit fluida di seluruh titik penampang adalah sama, maka.
Rumus persamaan kontinuitas:
Dimana:
A1 adalah luas penampang ujung pipa besar (m2)
A2 adalah luas penampang ujung pipa kecil (m2)
v1 adalah kecepatan aliran pipa besar (m/s)
v2 adalah kecepatan aliran pipa kecil (m/s)
Persamaan Bernoulli
Fluida dinamis memiliki hukum yang digunakan sebagai dasar yaitu hukum Bernoulli. Persamaan Bernoulli berkaitan dengan tekanan, kecepatan, dan ketinggian dari dua titik aliran fluida dengan massa jenis tertentu.
Apabila ditinjau dari dua titik yang berbeda, maka hukum Bernoulli dinyatakan sebagai berikut.
Dimana:
P adalah tekanan (Pa)
p adalah massa jenis fluida (kg/m3)
g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
h adalah ketinggian air (m)
v adalah kecepatan aliran fluida (m/s)
Baca Juga: Materi Fluida Statis, Rangkuman Untuk Fisika Kelas 11 SMA
Baca Juga: Contoh Soal Fluida Statis Materi Fisika Kelas 11
Baca Juga: Soal Tajwid TPQ Semester Genap 2023/2024: Pilihan Ganda dan Essay
Teorema Toricelli
Teorema ini biasanya digunakan untuk aplikasi tangki bocor. Apabilla suatu wadah yang berhubungan dengan atmosfer bagian atasnya, kemudian memiliki lubang yang jauh lebih kecil dari luas permukaan wadah di bawah permukaan fluida.
Maka kelajuan semburan fluida sama dengan kelajuan gerak jatuh bebas benda.
Jarak jatuhnya air dari titik kebocoran dirumuskan:
Waktu jatuh air dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
v adalah kecepatan jatuh air dari tangki bocor (m/s)
x adalah jarak jatuhnya air (m)
t adalah waktu jatuhnya air (s)
Venturimeter
Alat yang dibuat berdasarkan konsep tabung venture yang digunakan untuk mengukur kelajuan fluida. Venturimeter terdiri dari dua jenis yaitu:
Venturimeter tanpa manometer
kecepatan pada luasan A1 dan A2, masing-masing dirumuskan :
Venturimeter dengan manometer
Kecepatan pada luas penampang A1 dan A2, masing-masing dirumuskan:
Tabung Pitot
Tabung pitot adalah tabung yang digunakan untuk mengukur kelajuan gas dengan cara membandingkan perbedaan tekanan aliran dengan tekanan statisnya.
Rumus kecepatan aliran tabung pitot:
Dimana:
v adaah kecepatan aliran(m/s)
p’ adalah massa jenis cairan (kg/m3)
p adalah massa jenis aliran gas (kg/m3)
h adalah ketinggian tabung (m)
Gaya Angkat Pesawat
Pesawat dapat terbang diudara karena adanya gaya angkat yang dihasilkan oleh sayap pesawat.
Kecepatan aliran udara bagian atas sayap lebih besar dari pada kecepatan aliran udara bagian bawah sehingga menyebabkan perbedaan tekanan, dimana tekanan pada bagian bawah lebih besar dari pada bagian atas sayap. Hal ini menyebabkan terjadi dorongan keatas (gaya angkat) sehingga pesawat dapat terbang.
Berdasarkan penurunan dari hukum bernoulli
Sehingga didapat gaya angkat pesawat menjadi,
Dimana:
Fangkat =F1-F2 adalah gaya angkat pesawat (N)
p adalah massa jenis udara (kg/m3)
A adalah luasan sayap pesawat (m2)
v1 adalah kecepatan aliran udara pada bagian atas sayap (m/s)
v2 adalah kecepatan aliran udara pada bagian bawah sayap (m/s)
Viskositas
Viskositas atau kekentalan mengacu pada kemampuan fluida untuk mengalir. Semakin rendah viskositas benda, maka kecepatan gerak fluida semakin cepat. Sedangkan apabila viskositasnya besar, maka kecepatanya geraknya semakin kecil.
Dimana F adalah besarnya gaya yang dibutuhkan untuk dapat menggerakan suatu lapisan fluida ditentukan oleh kelajuan tetap (v) untuk luas keping yang telah bersentuhan dengan fluida (A) dan berjarak (l) dari keping yang diam.
Hukum Stokes
Hukum stokes menjelaskan bahwa viskositas menyebabkan kelajuan lapisan-lapisan fluida tidak sepenuhnya sama pada sebuah pipa, karena ada gaya gesekan.
Gaya gesekan suatu bola yang bergerak dalam fluida sejati dirumuskan sebagai berikut.
Dimana:
