fluida dinamis

tugas proyek fisika kelas XI semester ganjil
guru indri dayana,M.Si

materi pembelajaran:fluida dinamis

tujuan pembelajaran:mengetahui konsep fluida iddeal,garis arus dan asas kontinuitas,asas bernoulli dan mengetahui pnerapan penerapan asas kontinuitas dan asas bernoulli dalam kehidupan serta dapat mengerjakan latihan latiahn fluida dinami

apakah yang dimaksud dengan fluida dinamis? fluida dinamis adalah fluida yang bergerak.

beberapa konsep tentang fluida dinamis:
1.fluida termampatkan :fluida yang volume atau massa jenisnya berubah ketika diberi tekanan

2.fluida tak termampatkan :fluida yang volume atau massa jenisnya tetap ketika diberi tekanan

3.aliran tunak : aliran fluida dimana kecepatan fluida di setiap titik adalah tetap.

4.aliran tidak tunak: aliran fluida dimana kecepatan fluida di setiap titik tidak tetap

5.aliran berputar: fluida tersebut mengalami momentum sudut terhadap suatu titik tertentu

6. aliran tidak berputar: fluida tersebut tidak mengalami momentum sudut terhadap suatu titik tertentu

7. fluida kental: fluida dimana gesekan internal di dalam fluida tidak dapat diabaikan sehingga benda bergerak melalui fluida tersebut mengalami gaya gesekan

8.fluida tak kental :fluida dimana gesekan internal di dalam fluida dapat diabaikan sehingga benda bergerak melalui fluida tersebut tidakmengalami gaya gesekan

garis arus dan asas kontinuitas

1. garis arus
adalah lintasan yang ditempuh oleh partikel-partikel fluida yang mengalir dengan aliran tunak.

2.asas kontinuitas
sebelum mempelajari asas kontinuitas terlebih dahulu memahami konsep debit
debit adalah besaran fisis yang menyatakan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu.

Debit

keterangan :
Q = debit (m³/s)
V = volume (m³)
t = waktu (s)

keterangan :
A = luas penampang (m²)
v = kecepatan aliran (m/s)
1 liter = 1 dm³ = 10⁻³ m³

jd persamaan kontinuitas adalah Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dalam dari satu tempat ke tempat lain

Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka:

Debit aliran 1 = Debit aliran 2, atau :

atau Av = konstan

menurut asas kontinuitas "untuk fluida tak termampatkan hasil kali antara luas penampang dengan besar kecepatan fluida selalu tetap" karena hasil kali antara luas penampang dengan kecepatan adalah debit aliran fluida maka pernyataan lain dari asas kontinuitas adalah "untuk fluida tak termampatkan,debit aliran fluida di setiap titik adalah tetap."

contoh soal:
Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut!

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Pembahasan
Persamaan kontinuitas
A1v1 = A2v2
(5)(15) = (2) v2
v2 = 37,5 m/s

C. asas bernouli

Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan

persamaan ini mempunyai makna fifis yaitu "untuk fluida ideal yang mengalir melalui suatu penampang,jumlah tekanan,energi potensial per satuan dari fluida tersebut di setiap titik sepanjang garis arus bernilai konstan"

D.penerapan asas kontinuitas dan asas bernoulli

pada tangki yang berlubang

Skema persamaan Bernoulli untuk fluida dalam tangki dan terdapat kebocoran dalam ketinggian tertentu.

Perhatikan gambar diatas, pada titik A, kecepatan fluida turun relatif kecil sehingga dianggap nol (v₁ = 0). Oleh karena itu persamaan Bernoulli menjadi sebagai berikut.

p₁ + ρgh₁ + 0 = p₂ +ρgh₂ + $\frac {1}{2}$ ρv₂²

g(h₁ – h₂) = $\frac {1}{2}$ v₂

v = $\sqrt{2g(h_{1}-h_{2})}$

Jika h₁–h₂ = h, maka:

v = $\sqrt{2gh}$

Lintasan air (fluida) pada tangki berlubang

Perhatikan gambar diatas. Jika air keluar dari lubang B dengan kelajuan v yang jatuh di titik D, maka terlihat lintasan air dari titik B ke titik D berbentuk parabola. Berdasarkan analisis gerak parabola, kecepatan awal fluida pada arah mendatar sebesar v_BX = v = $\sqrt{2gh}$ . Sedangkan kecepatan awal pada saat jatuh (sumbu Y) merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dengan percepatan a_y = g. Berdasarkan persamaan jarak Y = v_0yt + $\frac {1}{2}$ a_y t² dengan Y = H –h, v_0y = 0, dan a_y = g, maka kita peroleh persamaan untuk menghitung waktu yang diperlukan air dari titik B ke titik D sebagai berikut.

Gerak air (fluida) pada sumbu X merupakan gerak lurus beraturan (GLB) sehingga berlaku persamaan:

X = v_0X t

Karena v_0X = v_BX = v = $\sqrt{2gh}$ , maka:

R = X = $\sqrt{2gh}$ $\sqrt{\frac{2(H-h)}{g}}$

R = X = $\sqrt{4h(H-h)}$

R = X = $2\sqrt{h(H-h)}$

contoh soal:
Tangki air dengan lubang kebocoran diperlihatkan gambar berikut!

Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:
a) Kecepatan keluarnya air
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

Pembahasan
a) Kecepatan keluarnya air
v = √(2gh)
v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air
X = 2√(hH)
X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
t = √(2H/g)
t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

venturimeter

merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan aliran suatu fluida/zat cair

venturimeter tanpa manometer

RINGKASAN MATERI DAN RUMUS FLUIDA DINAMIS

untuk menentukan kelajuan fluida pada penampang diperoleh:

Persamaan Penerapan Asas Bernoulli 2

contoh soal:

Untuk mengukur kecepatan aliran air pada sebuah pipa horizontal digunakan alat seperti diperlihatkan gambar berikut ini!

Jika luas penampang pipa besar adalah 5 cm2 dan luas penampang pipa kecil adalah 3 cm2 serta perbedaan ketinggian air pada dua pipa vertikal adalah 20 cm tentukan :
a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
b) kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil

Pembahasan
Rumus kecepatan fluida memasuki pipa venturimetar pada soal di atas

v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]

a) kecepatan air saat mengalir pada pipa besar
v1 = A2√ [(2gh) : (A12 − A22) ]
v1 = (3) √ [ (2 x 10 x 0,2) : (52 − 32) ]
v1 = 3 √ [ (4) : (16) ]
v1 = 1,5 m/s

venturimeter dengan manometer

diperoleh :
$+v=A_{2}\sqrt{\frac{2\left+(+\rho+^{'}-\rho+\right+)gh}{\rho+\left+(+A_{1}^{2}-A_{2}^{2}+\right+)}}$

karburator

alat pada mesin yang digunakan unruk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara pada proses pembakaran dalam mesin

penyemprot nyamuk

memiliki prinsip kerja yang mirip dengan karburator.ketika pengisap pompa ditekan,udara dari tabung silinder dipaksa keluar melalui lubang sempit.udara yang keluar dari lubang sempit ini mempunyai kecepatan tinggi sehingga menurunkan tekanan udara di bagian atas nosel.

tabung pilot

merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran gas atau udara.

Penerapan Asas Bernoulli Pada Tabung Pitot

diperoleh rumus:
Persamaan Penerapan Asas Bernoulli 5

pada sayap pada pesawat terbang

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atas yang lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Perhatikan gambar dibawah. Garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawahnya. Artinya, kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas pesawat v₂ lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap v₁. Sesuai dengan asas Bornoulli, tekanan pada sisi bagian atas p₂ lebih kecil daripada sisi bagian bawah p₁ karena kelajuan udaranya lebih besar. Dengan A sebagai luas penampang pesawat, maka besarnya gaya angkat dapat kita ketahui melalui persamaan berikut.

Penerapan Asas Bernoulli Pada Gaya Angkat Sayap pada Pesawat Terbang

contoh soal:

Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kN.

Pesawat tersebut memiliki luas penampang sayap sebesar 80 m2. Jika kecepatan aliran udara di bawah sayap adalah 250 m/s dan massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m3 tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap pesawat!

Pembahasan
Data soal:
A = 80 m2
νb = 250 m/s
ρ = 1,0 kg/m3
F = 1100 kN = 1100 000 N
νa =......

latihan latihan soal:

1. Tentukan besar debit dari suatu aliran air yang melalui sebuah pipa berdiameter 4 cm dengan kecepatan rata-rata 4 m/s

2.Pada sebuah sungai bawah tanah air mengalir dari hulu ke hilir. Kita anggap sungai berbentuk lingkaran dengan diameter bagian hulu sebesar 6 m dan bagian hilir 10 m. Jika kelajuan aliran air pada sungai bagian hulu sebesar 10 m/s, maka hitunglah kelajuan aliran air pada sungai bagian hilir!
sampai disini saja .semoga bermanfaat..

3. Tentukan kecepatan aliran udara di bagian atas sayap, jika kecepatan aliran udara di bagian bawah sayap pesawat adalah 60 m/s dan beda tekanan di atas dan di bawah sayap adalah 10 N/m2 (ρudara = 1,29 kg/m3

4. Sebuah tangki air memiliki lubang kebocoran. Jarak lubang ke tanah adalah 10 m dan jarak lubang ke permukaan air adalah 3,2 m. Tentukan:

a) Kecepatan keluarnya air

b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah

berikut adalah pembahasannya

1.Diketahui: d = 4 cm = 4 × 10–2 m r = 2 × 10–2 m v = 4 m/s

Ditanyakan: debit (Q)

A = luas lingkaran

A = π r² = 3,14 × (2 × 10^-2)² = 1,256 × 10^-3 m²

Q = A v = 1,256 × 10^-3 × 4 = 5,024 × 10^-3 m² /s

4     a) Kecepatan keluarnya air
           v = √(2gh)
           v = √(2 x 10 x 3,2) = 8 m/s
b) Jarak mendatar terjauh yang dicapai air

           X = 2√(hH)
           X = 2√(3,2 x 10) = 8√2 m
c) Waktu yang diperlukan bocoran air untuk menyentuh tanah
           t = √(2H/g)
           t = √(2(10)/(10)) = √2 sekon

Cari Blog Ini

Fisika ipa 1

fluida dinamis

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Dinamika rotasi dan keseimbangan benda tegar

Fluida statis