Materi, Rumus Fluida Dinamis dan Contoh Soal

F_f adalah gaya gesek fluida (N)
η adalah koefisien viskositas (Pa.s)
r adalah jari-jari bola (m)
v adalah kelajuan bola (m/s)

Kecepatan Terminal

Kecepatan terminal adalah kecepatan terbesar konstan yang dialami benda yang jatuh bebas dalam suatu fluida sejati atau kental.

Dimana kecepatan terminal terjadi saat gaya berat, gaya ke atas fluida, dan gaya gesekan fluida dalam keadaan setimbang sehingga dirumuskan sebagai berikut.

Dimana:

v_t adalah kecepatan terminal (m/s)
r adalah jari-jari bola (m)
η adalah koefisien viskositas (Pa.s)
p_b adalah massa jenis benda (kg/m³)
p_f adalah massa jenis zat cair (kg/m³)

Persamaan Poiseuille

Volume V yang mengalir setiap detik melalui sebuah tabung dengan jari-jari a dan memiliki panjang L, dibawah pengaruh tekanan. Rumus volumenya menurut Persamaan Poiseuille yaitu

Dimana, V adalah volume zat cair (m³), P adalah tekanan (Pa), a adalah jari-jari tabung (m) dan L adalah panjang tabung (m)

Konsep fluida dinamis

Fluida dinamis dapat dikatakan sebagai pembahasan mengenai fluida, baik zat cair atau gas yang bergerak. Pergerakan zat ini dapat menjadi ranah fluida dinamis apabila dianggap konstan terhadap waktu, tidak mengalami perubahan volume, tidak kental, dan tidak turbulen.

Fluida dinamis berhubungan dengan hidrodinamika yang mempelajari tentang fluida bergerak. Zat-zat yang dapat masuk pada fluida dinamis memiliki klasifikasi seperti berikut.

1. Tidak kompresibel, jika diberi tekanan maka volumenya tidak berubah.
2. Tidak mengalami gesekan, Pada saat mengalir, gesekan fluida degan dinding dapat diabaikan.
3. alirannya stasioner, tiap paket fluida memiliki arah aliran tertentu dan tidak terjadi turbulensi (pusaran-pusaran).
4. alirannya tunak (steady), aliran fluida memiliki kecepatan yang konstan terhadap waktu.

Komponen fluida dinamis

Beberapa hal yang masuk dalam komponen fluida dinamis seperti berikut.

1. Debit

Debit berhubungan dengan jumlah volume fluida yang mengalir berdasarkan per satuan waktu dengan rumus berikut.

Q = V : T atau Q = A.v

Keterangan:

Q adalah debit aliran fluida (m³/s)
V adalah volume fluida (m³)
t adalah selang waktu (s)
A adalah luasan penampang aliran (m²)
v adalah kecepatan aliran fluida (m/s)

2. Persamaan kontinuitas

Fluida dinamis tidak mampu dimampatkan atau inkompresibel yang menyebabkan aliran fluida di sembarang titik yang sama dan dapat ditinjau melalui beberapa hukum berikut ini.

Hukum Bernoulli

Rumus: Em₁ = Em₂ atau P₁ + Ek₁ + Ep₁ = P₂ + Ek₂ + Ep₂ dengan P₁ + ½ PV2/1 + pgh₁ = P₂ + ½ PV^2/2 + pgh₂

Baca Juga: Komponen Biotik dan Abiotik Beserta Contohnya

Baca Juga: Sifat Besi Secara Kimia dan Secara Fisika

Baca Juga: Proses Perkembangbiakan Generatif pada Tumbuhan

Keterangan:

P adalah tekanan (Pa)
g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s²)
h adalah ketinggian air (m)
v adalah kecepatan aliran fluida (m/s)

Contoh soal

1. Perhatikan gambar berikut.