Handout Fluida Dinamis

Handout

FLUIDA DINAMIS

Pernahkah kalian menyiram tanaman dengan menggunakan selang air?

                                                              

         Saat menyiram, terkadang selang air tidak mampu menjangkau letak tanaman yang jauh. Sehingga, kalian akan memenekan lubang ujung selang air agar dapat menyiram tanaman yang letaknya jauh tersebut. Mengapa kalian melakukan hal tersebut? Bagaimanakah penjelasan fisis terkait tindakan yang kalian lakukan tersebut?

     Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, seperti zat cair dan zat gas. Dalam pembahasannya bab fluida dibagi menjadi dua materi, yakni fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis adalah fluida yang diam, sebagaimana yang telah kalian pelajari pada kelas 10. Sedangkan, fluida dinamis merupakan fluida yang bergerak atau mengalir. Aliran fluida dinamis dibagi menjadi dua, yaitu :

a.   Aliran Laminer

    Aliran laminer disebut juga dengan aliran garis arus (streamline). Aliran ini merupakan aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan (lamina) membentuk garus-garis lair yang tidak berpotongan satu sama lain.

a.   Aliran Turbulen

    Aliran turbulen adalah aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi.

   Berdasarkan definisi jenis aliran yang telah disampaikan beserta gambar 1, dapatkah kalian menggambarkan garis-garis aliran fluida pada aliran laminer dan turbulen? Dalam pembahasannya, untuk mempermudah dalam mempelajari materi fluida dinamis, suatu fluida dianggap sebagai fluida ideal. Fluida ideal adalah fluida yang memiliki ciri-ciri berikut ini :

a.    Fluida tidak dapat dimampatkan (incompressible), yaitu volume dan massa jenis fluida tidak berubah akibat tekanan yang diberikan kepadanya.

b.   Fluida tidak mengalami gesekan dengan dinding tempat fluida tersebut mengalir.

c. Kecepatan aliran fluida bersifat laminer, yaitu kecepatan aliran fluida di sembarang titik berubah terhadap waktu sehingga tidak ada fluida yang memotong atau mendahului titik lainnya.

PERSAMAAN KONTINUITAS

   Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dari satu tempat ke tempat lain. Persamaan ini menyatakan bahwa debit aliran fluida selalu konstan. Seperti pada persamaan berikut :

    Q₁ = Q₂......................................................................(2.1)

    Debit adalah volume fluida yang mengalir pada satuan waktu tertentu, ditulis sebagai berikut :

    Q = V/t =  Av........................................................(2.2)

Dengan :

V = volume fluida yang mengalir (m³),

t = waktu (s),

A = luas penampang (m²),

v = kecepatan aliran (m/s),

Q = debit aliran fluida (m³/s)

Berdasarkan persamaan (2.2), maka persamaan (2.1) dapat dituliskan sebagai berikut :

Q₁ = Q₂.................................................................(2.1)

    V₁/t₁ = V₂/t₂..........................................................(2.3)

Atau

   A₁v₁ = A₂v₂............................................................(2.4)