FLUIDA DINAMIS

FLUIDA

"Fluida Dinamis"

Apakah ada hubungan antara tekanan hidrostatis dengan gaya angkat pada pesawat?

Tujuan Pembelajaran

• Selama dan setelah proses pembelajaran siswa dapat menjelaskan pengertian fluida dinamis

• Selama dan setelah proses pembelajaran siswa dapat menjelaskan sifat-sifat fluida

• Selama dan setelah proses pembelajaran siswa dapat menghitung debit fluida yang bergerak

Fluida Ideal

Fluida Ideal adalah fluida yang inkompresibel, artinya fluida yang kerapatannya (massa jenisnya) sulit diubah dan tidak memiliki gesekan dalam (viskositas).

Jenis aliran fluida

• a)Aliran lurus atau laminar (laminar flow), yaitu jika aliran lancer sehingga lapisan fluida yang saling berdekatan mengalir dengan lancar.

• a)Aliran turbulen (turbelen flow), yaitu aliran dengan ciri laju aliran cukup tinggi, dan melingkar-lingkar seperti pusaran air (arus eddy) sehingga aliran menjadi kacau dan tidak teratur.

  
  

Untuk membedakan kedua jenis aliran ini, tinjaulah gerakan air. Ketika kamu membuka kran air di kamar mandi, saat air jatuh kebak mandi alirannya laminar. Namun, ketika air sudah berada di dalam bak mandi, aliran air akan berubah tidak teratur (turbulen). Berdasarkan penjelasan di atas, ciri-ciri fluida ideal di antaranya alirannya tunak laminar, inkompresibel, dan tidak mengalami gesekan baik dengan lapisan fluida disekitarnya maupun dengan dinding tempat yang dilaluinya (nonviskos).

 Pada aliran tunak kecepatan aliran partikel fluida pada setiap titik konstan terhadap waktu, sehingga partikel-partikel fluida yang lewat pada suatu titik akan bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama, lintasan yang ditempuh oleh aliran fluida ini dinamakan garis arus. Pada aliran turbulen ditandai dengan adanya aliran yang berputar, adanya partikel yang bergerak dengan arah yang berlawanan dengan arah laju fluida secara keseluruhan.

Multiple Choice

"Aliran lancer sehingga lapisan fluida yang saling berdekatan mengalir dengan lancar" merupakan aliran fluida ....

• Aliran Laminar

• Aliran Turbulen

Debit Air

Debit air merupakan jumlah air yang mengalir setiap waktu atau boleh diartikan banyaknya volume air yang mengalir setiap waktu. 

Rumus empiris dari debit air adalah 

 $Q=\frac{V}{t}$  

 Keterangan :
 Q = Debit Air (m3/s)
 V = Volume Air (m3)
 t = Waktu (sekon)

Persamaan Kontinuitas

Karena fluida ideal bersifat inkompresibel, maka persamaan yang di dapat sebagai berikut. 

A₁v₁=A₂v₂

 Keterangan:

 A₁ = Luas penampang 1 (m²)

 A₂ = Luas penampang 2 (m2)

 v₁ = Kecepatan aliran di A₁ (m/s)

 v₂ = Kecepatan aliran di A₂ (m/s)

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa jika penampang pipa lebih besar, maka kelajuan fluida ketika melalui penampang tersebut lebih kecil, atau sebaliknya ketika penampang pipa lebih kecil, maka kelajuan fluida ketika melalui penampang tersebut menjadi lebih besar. Dari persamaan tersebut terlihat bahwa hasil kali laju alir (v) dengan luas penampang (A) selalu memiliki nilai yang tetap. 

Asas Bernoulli

Asas Bernoulli menyatakan bahwa perubahan tekanan dalam fluida mengalir, juga dipengaruhi oleh perubahan kecepatan alirannya.
 
 $p+\frac{1}{2}\rho v^2+\ \rho gh\ =$  konstan

 Persamaan ini menunjukkan hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian titik yang ditinjau dalam fluida sederhana yang bergerak sekaligus.
Asas Bernoulli

Prinsip Bernoulli menerangkan bahwa mengapa sayap pesawat udara menghasilkan gaya angkat. Udara yang meluncur di atas bagian atas sayap yang melengkung harus menempuh jarak yang lebih jauh daripada udara yang meluncur di bawah sayap. Karena itu, udara di atas sayap meluncur lebih cepat. Kecepatan yang bertambah ini menyebabkan tekanan udara di atas sayap menjadi lebih rendah. Tekanan bawah sayap yang lebih besar menyebabkan sayap terangkat.

Open Ended

Berdasarkan prinsip Bernoulli, jelaskan secara singkat mengapa sayap pesawat udara menghasilkan gaya angkat!

Penerapan Prisip Kontinuitas dan Prinsip Bernoulli dalam Kehidupan Sehari – hari

Penerapan asas kontinuitas pada kehidupan sehari-hari salah satunya adalah pada saat mengisi bak mandi, air mengalir melalui pipa besar menuju ke pipa yang lebih kecil pada bagian keran. Terdapat perbedaan luas antara mulut keran dengan pipa, sehingga aliran kecepatan air pun berbeda. Akan tetapi debit air yang mengalir tetap sama. Itulah yang dimaksud dengan asas kontinuitas

Kita ketahui bahwa dalam hal ini debit air merupakan salah satu komponen yang akan kita bahas lebih lanjut. Yang dimaksud dengan debit air adalah jumlah air yang mengalir pada setiap satuan waktu.

 Berdasarkan pengertian diatas, rumus empiris dari debit air adalah:

 Q = V/t

 Keterangan :

 Q = Debit Air (m³/s)

 V = Volume (m³)

 t = waktu (s)

Jika kita hubungkan dengan kecepatan aliran air dan luas penampang pipa dan mulut kran maka persamaan diatas dapat dirubah menjadi:

 V = A .h

 Q = A . h/t

 Q = A.v

 Keterangan:

 A= luas penampang (m²)

 v = kecepatan aliran air (m/s)

Multiple Choice

Berdasarkan asas kontinuitas, pada saat mengisi bak mandi, air mengalir melalui pipa besar menuju ke pipa yang lebih kecil pada bagian keran. Terdapat perbedaan luas antara mulut keran dengan pipa, sehingga aliran kecepatan air ..... Akan tetapi debit air yang mengalir ...

• Berbeda - sama

• Sama - berbeda

Contoh Soal

1.Sebuah bak penampungan berisi air dan pada dinding terdapat lubang (lihat gambar). Hitunglah kelajuan air saat keluar dari lubang tersebut (g = 10 ms²)

 Pembahasan:

 Diketahui :

 h = 1,5 m – 0,25 m

     = 1,25 meter

 g = 10 m/s²

 Ditanya :

  Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)

 Penyelesaian :

 v_t² = 2 g h = 2(10)(1,25) = 25

 v_t = √25 = 5 m/s

Multiple Choice

Suatu fluida ideal mengalir di dalam pipa yang diameternya 5 cm, maka kecepatan aliran fluida adalah ….

• 10,5 m/s

• 15 m/s

• 18 m/s

• 30 m/s

• 32 m/s

Multiple Choice

Minyak mengalir melalui sebuah pipa bergaris tengah 8 cm dengan kecepatan rata-rata 3 m/s. Cepat aliran dalam pipa sebesar …

• 15,1 m³/s

• 151 liter/s

• 1,51 liter/s

• 1,51 m³/s

• 15,1 liter/s

Thank You