Fluida Dinamis

Fluida Dinamis – Belajar ilmu fisika memang sangat menyenangkan dan luas sekali materinya. Untuk kamu yang gemar mempelajari tentang fisika, tentunya harus tahu apa itu fluida dinamis. Dalam ilmu fisika terdapat sebuah ilmu yang mempelajari zat dan dapat mengalir. Zat yang dapat mengalir ke tempat yang berbeda seperti zat cair dan gas dua zat itu tergolong ke dalam fluida.

Pengertian Fluida Dinamis

Pada materi fluida, terbagi menjadi dua yakni fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis merupakan ilmu fisika yang mempelajari zat cair dalam keadaan diam. Namun, kali ini yang akan dibahas bukanlah fluida statis, melainkan fluida dinamis. Ilmu yang mempelajari fluida atau zat cair pada saat keadaannya bergerak ialah fluida dinamis.

Sifat-sifat fluida dinamis:

1. Tidak Kompresibel

Artinya ialah tidak termanfaatkan atau volume dan massa jenisnya tidak mengalami perubahan, ketika diberi tekanan saat mengalir.

2. Steady

Artinya ialah tunak atau pada suatu titik kelajuan aliran fluida konstan.

3. Tidak Kental

Pada saat mengalir tidak mengalami gaya gesek.

4. Aliran Garis Lurus

Fluida mengalir pada garis lurus yang memiliki ujung dan pangkal jelas.

Debit

Debit merupakan salah satu besaran yang dapat digunakan dalam fluida dinamis. Debit didefinisikan sebagai volume fluida yang mengalir dibagi dengan waktu. Waktu yang biasanya digunakan adalah detik/sekon. Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya debit (Q):

rumus debit

Persamaan Kontinuitas

Persamaan kontinuitas merupakan sebuah persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida pada tempat yang berbeda. Pada persamaan kontinuitas ini, dijelaskan bahwa jika terdapat fluida yang bermassa masuk ke dalam sebuah penampang, akan keluar di ujung penampang yang lain namun massanya berbeda. Oleh karena itu di seluruh titik penampang memiliki debit yang sama.

Sebelum menurunkan persamaan kontinuitas ini, kamu harus mengetahui terlebih dahulu mengenai istilah aliran fluida. Garis aliran merupakan jalur aliran lunak atau aliran fluida ideal. Garis singgung yang berada pada garis dan merupakan sebuah titik akan memberikan arah kecepatan atau kelajuan pada fluida. Persamaan kontinuitas dapat dituliskan dalam sistem berikut:

Q1 = Q2
A1v1 = A2v2

Penerapan Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli merupakan suatu hukum yang dialami pada aliran fluida atau fluida dinamis serta berlandaskan pada hukum kekekalan energi. Hukum Bernoulli menyatakan bahwa pada setiap titik di sepanjang arus aliran memiliki energi kinetik persatuan volume, energi potensial persatuan volume, dan tekanan yang sama besarnya.

Hukum Bernoulli menjelaskan mengenai tekanan fluida dan kelajuan fluida yang berada pada suatu pipa mendatar. Diameter yang melebar atau bagian pipa yang kelajuan airnya terkecil, memiliki tekanan fluida paling besar. Sedangkan, diameter yang menyempit atau bagian pipa yang kelajuan airnya terbesar memiliki tekanan fluida paling kecil.

Rumus dari persamaan Hukum Bernoulli adalah sebagai berikut:

rumus persamaan bernouli

Massa jenisnya tidak akan berubah, karena fluida di sini memiliki sifat tidak kompresibel. Sehingga persamaan tersebut dapat disederhanakan sebagai berikut:

Penerapan Hukum Bernoulli pada fluida dinamis dapat diterapkan pada berbagai macam fenomena yang ada di kehidupan sehari-hari. fenomena tersebut mungkin sekilas sepele jika kamu lihat, namun faktanya hal itu dapat dibuktikan oleh ilmu fisika yang satu ini. berikut fenomena atau alat yang menggunakan penerapan hukum Bernoulli.

1. Teorema Torricelli

Merupakan fenomena yang terjadi pada air kemudian menyembur luar, dari lubang pada sebuah tangki air. Pada teorema ini, dinyatakan bahwa besarnya energi kinetik yang dimiliki air pada saat menyembur sama dengan energi potensialnya. Oleh karena itu, air yang menyembur dari lubang memiliki kecepatan yang sama dengan air yang jatuh dari batas ketinggian air dengan lubang.

Kecepatan semburan akan semakin besar, jika perbedaan ketinggian lubang dengan batas ketinggian air semakin besar. Secara matematis, kelajuan fluida atau air yang menyembur dapat dirumuskan sebagai berikut:

Rumus Teorema Torricelli

t merupakan waktu penyemburan fluida.
h1 merupakan perbedaan ketinggian permukaan fluida dengan lubang.
h2 merupakan perbedaan ketinggian lubang dengan dasar tangki air atau dasar fluida.
x merupakan jarak maksimal fluida menyembur.

2. Gaya Angkat Pesawat

Terdapat empat gaya yang bekerja pada sebuah pesawat yakni gaya berat, gaya angkat, gaya mesin ke depan, dan gaya gesek udara ke belakang. Jika gaya angkat pesawat lebih besar dibandingkan dengan gaya berat, maka pesawat akan tinggal landas. Jika sebaliknya, maka pesawat akan landing atau mendarat.

Pernahkah kamu bertanya mengapa pesawat yang berat dapat terbang di udara? Fluida yang ada pada fenomena ini adalah udara, pada saat pesawat mengudara terdapat aliran fluida/udara yang melewati pesawat. Kecepatan udara di atas sayap akan lebih besar jika dibandingkan dengan kecepatan udara yang berada di bagian bawah sayap sebuah pesawat.

Perbedaan kecepatan udara tersebut menyebabkan pada bagian bawah dan atas pesawat memiliki tekanan yang berbeda pula. Pesawat dapat terbang di udara karena tekanan yang ada di bawah sayap pesawat lebih besar dibandingkan dengan tekanan di atas sayap pesawat.

Sehingga hal tersebut dinamakan dengan gaya angkat pesawat. Rumus gaya angkat pesawat ialah:

rumus gaya angkat pesawat

Keterangan:
v1 = kecepatan udara di bawah sayap (m/s)
v2 = kecepatan udara di bawah sayap (m/s)
A = luas penampang sayap (m2)
ρ = massa jenis udara (kg/m3)
F1 – F2 = gaya angkat pesawat (N)

3. Pipa Venturimeter

Merupakan sebuah alat yang berguna untuk mengukur kelajuan atau kecepatan aliran zat cair. Bentuknya seperti pipa biasa tetapi terdapat bagian yang diameternya sempit.

4. Tabung Pitot

Merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur kelajuan fluida, berupa gas yang berada dalam pipa. Rumus kelajuan aliran gas pada pipa adalah sebagai berikut:

5. Obat Nyamuk Semprot dan Parfum

Kedua alat ini memiliki penyemprot yang saat kamu menekan parfum ke bawah, maka cairannya akan bergerak dengan kelajuan yang rendah. Hal tersebut menyebabkan tekanan pada bagian bawah akan menjadi besar. Sehingga cairan akan terdorong ke atas melalui selang yang ukurannya kecil. Prinsip ini sama jika diterapkan dengan obat nyamuk semprot.

Tinggalkan komentar