Tekanan Fluida Statis dan Dinamis, Rumus dan Materi Lengkap

ph =  =  = 

Karena m = ρ x V , maka p_h = 

kita ketahui bahwa volume merupakan hasil perkalian luas alas (A) dengan tinggi (h). Oleh karena itu, persamaan di atas dapat ditulis seperti berikut.

p_h =  = ρ g h

kita tidak boleh mengukur tekanan udara pada ketinggian tertentu menggunakan rumus ini. Hal ini disebabkan karena kerapatan udara tidak sama di semua tempat. Makin tinggi suatu tempat, makin kecil kerapatan udaranya. Untuk tekanan total yang dialami dasar bejana pada ketinggian tertentu dapat dicari dengan menjumlahkan tekanan udara luar dengan tekanan hidrostastis.

p_total = p₀ + p_h

Keterangan:

p_h : tekanan yang dialami zat cair/tekanan hidrostastis (Pa)
p₀ : tekanan udara luar
ρ : massa jenis zat cair (kg/m³)
g : percepatan gravitasi bumi (m/s²)
h : kedalaman/tinggi titik ukur dari permukaan (m)

Baca Juga: Materi, Rumus Fluida Dinamis dan Contoh Soal

Baca Juga: Materi Fluida Statis, Rangkuman Untuk Fisika Kelas 11 SMA

Baca Juga: Contoh Soal Fluida Statis Materi Fisika Kelas 11

Rumus dan Teori 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)

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:

Baca Juga: 10 Soal Latihan Tajwid Pilihan Ganda dan Jawaban Lengkap

Baca Juga: Kumpulan Soal Latihan Tajwid Essay Pilihan Ganda, Disertai Jawaban dan Penjelasannya

Baca Juga: Hukum Newton 1: Bunyi, Pengertian, Rumus, hingga Contoh Soal dan Jawaban

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,