Brilio.net - Manusia sangat memerlukan fluida dalam kehidupan sehari-hari. Fluida digunakan oleh manusia untuk minum, mencuci pakaian, menghirup udara, dan kegiatan lainnya. Fluida dibagi menjadi dua bagian yaitu fluida statis dan fluida dinamis.

Nah, kali ini akan fokus membahas contoh soal tentang fluida dinamis. Fluida merupakan suatu zat yang dapat mengalir. Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair dan gas) yang bergerak, memiliki kecepatan yang konstan terhadap waktu, tidak mengalami perubahan volume, tidak kental, dan tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran).

Tak perlu khawatir, contoh soal yang disediakan akan membantu kamu untuk memahami dan berlatih untuk mengerjakan soal. Berikut brilio.net sajikan beberapa contoh soal fluida dinamis dan pembahasannya, Rabu (12/10).

Pengertian fluida dinamis.

Fluida dinamis adalah fluida (cair dan gas) yang alirannya bergerak secara ideal atau memiliki kecepatan konstan. Fluida ini aliranya tidak mengalami perubahan terhadap waktu dan tidak mengalami turbulen.

Ciri-ciri fluida dinamis.

1. Fluida dianggap tidak kompatibel.
2. Aliran fluida adalah aliran stasioner, yakni kecepatan dan arah gerak partikel fluida yang melalui suatu titik tertentu selalu bersifat tetap.
3. Alirannya mengikuti lintasan ada (Garis arus/streamline).
4. Kecepatan fluida pada setiap titik konstan (tunak/steady).
5. Tidak mengalami gesekan.

Rumus fluida dinamis.

Terdapat beberapa rumus dalam fluida dinamis, di antaranya:

1. Rumus Debit.

Rumus debit digunakan untuk mengukur jumlah volume fluida yang mengalir dalam satuan waktu.

Q = V/t dan Q = Av.

Keterangan:
Q: debit (m3/s)
V: volume (m3)
t: waktu (s)
A: luas penampang (m2)
v : kecepatan aliran (m/s)

2. Rumus persamaan kontinuitas.

Q1 = Q2 dan A1v1 = A2v2

3. Rumus persamaan bernoulli.

P + 1/2 pv2 + pgh = konstan
P1 + 1/2 pv12 + pgh1 = P2 + 1/2 pv22 + pgh2.

Keterangan:
P1 : tekanan pipa 1 (N/m2)
P2 : tekanan pipa 2 (N/m2)
p1 : massa jenis pipa 1 (kg/m3)
p2 : massa jenis pipa 2 (kg/m3)
v1 : kecepatan fluida di pipa 1 (m/s)
v2 : kecepatan fluida di pipa 2 (m/s)
h1 : ketinggian penampang pipa 1 dari titik acuan (m)
h2 : ketinggian penampang pipa 2 dari titik acuan (m)
g : percepatan gravitasi (m/s2).

 

 

 

MAGANG: FENI LISTIYANI

 

Contoh soal fluida dinamis dan pembahasannya.

9 contoh soal fluida dinamis © 2022 berbagai sumber

foto: pixabay.com

1. Minyak mengalir melalui pipa berdiameter 8 cm dengan kecepatan 5 m/s. Kecepatan alir minyak adalah...m3/s.

Diketahui:

A = πr2 = π (0,04 m)2 = 0,0016π m2

v = 4 m/s

Cara menghitung kecepatan alir minyak (debit minyak) sebagai berikut.

Q = A . v

Q = 0,0016π m2 . 4 m/s = 0,0064 m3/s

Q = 6,4 . 10-3 m3/s.

2. Sebuah bak penampungan berisi air setinggi 1 meter (g = 10 ms-2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran. Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah...

Diketahui :

Ketinggian (h) = 1,0 – 0,2 = 0,8 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kelajuan air saat keluar dari lubang (v)

Jawab :

Teorema Torricelli

Vt2=2gh

Vt2=(2)(10)(0,8)=16

Vt=√16=4 m/s.

3. Pipa besar luas penampangnya 5 cm2 ujungnya mempunyai kran luasnya 0,5 cm2. Kecepatan zat cair yang mengalir pada pipa yang besar 4 m/s. Dalam waktu 10 menit zat cair yang keluar dari kran adalah...

Pembahasan:

Hitung kecepatan air pada kran (v2) dengan menggunakan rumus persamaan kontinuitas.

A1 . v1 = A2 . v2

5 cm2 . 4 m/s = 0,5 cm2 . v2

20 cm2 m/s = 0,5 cm2 . v2

v2 = 20/0,5 m/s = 40 m/s

Cara menghitung volume air yang keluar dari kran menggunakan rumus debit.

V/t = A . v

→ V = A . v . t
→ V = 0,5 x 10-4 m2 . 40 m/s . 600 s = 1,2 m3.

4. Minyak mengalir melalui pipa berdiameter 8 cm dengan kecepatan 4 m/s. Kecepatan alir minyak adalah...m3/s.

Pembahasan:
Diketahui:

A = πr2 = π (0,04 m)2 = 0,0016π m2

v = 4 m/s

Cara menghitung kecepatan alir minyak (debit minyak) sebagai berikut.

Q = A . v

Q = 0,0016π m2 . 4 m/s = 0,0064 m3/s

Q = 6,4 . 10-3 m3/s.

5. Suatu pipa mengalirkan air dengan debit 0,5 m3/s. Massa air yang keluar dari pipa tersebut selama 10 detik adalah...

Pembahasan :
Diketahui:
Q = V / t

0,5 = V / 10

V = 5 m2

Massa air yang keluar selama 10 detik ?

p = m / V

5.000 = m / 5

m = 1000 kg

Jadi massa air yang keluar selama 10 detik adalah 1.000 kg.

6. Sebuah pipa dengan diameter 12 cm ujungnya menyempit dengan diameter 8 cm. Jika kecepatan aliran di bagian pipa berdiameter besar adalah 10 cm/s, maka kecepatan aliran di ujung yang kecil adalah...

Pembahasan:
DIketahui:
d1 = 12 cm

r1 = 12/2 = 6 cm

d2 = 8 cm

r2 = 8/2 = 4 cm

v1 = 10 cm/s

v2 = ...?

Jawab:

Luas penampang 1 (A1) = π r2 = π 62 = 36π cm2

Luas penampang 2 (A2) = π r2 = π 42 = 16π cm2

Persamaan kontinuitas fluida :

A1 v1 = A2 v2

(36π)(10) = (16π) v2

(36)(10) = (16) v2

360 = (16) v2

v2 = 360/16

v2 = 22,5 cm/s.

7. Air mengalir dalam pipa dari penampang besar menuju ke penampang kecil dengan cepat aliran 10 cm/s. Jika luas penampang besar 200 cm2 dan luas penampang kecil 25 cm2, maka air keluar dari penampang kecil dengan kecepatan...

Pembahasan:
Diketahui:
A1 = 200 cm2

A2 = 125 cm2

V1 = 10 cm/s

Untuk mencari V2 dengan menggunakan rumus persamaan kontinuitas.

A1.V1 = A2.V2

200 cm2.10cm/s = 25 cm2.V2

2000 cm3/s = 25cm2.V2

V2 = 2000/25cm/s

V2 = 80 cm/s.

8. Debit air yang keluar dari pipa yang luas penampangnya 4 cm2 sebesar 100 cm3/s. Kecepatan air yang keluar dari pipa tersebut...

Pembahasan:

→ Q = A . v

→ v = Q/A

→ v = 100 cm3/s/4 cm2 = 25 cm/s = 0,25 m/s.

9. Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut. Jika luas penampang A1 = 8 cm2, A2 = 2 cm2 dan laju zat cair v2 = 2 m/s maka besar v1 adalah...

Pembahasan:
Diketahui :

Luas penampang 1 (A1) = 8 cm2
Luas penampang 2 (A2) = 2 cm2

Laju zat cair pada penampang 2 (v2) = 2 m/s

Ditanya : laju zat cair pada penampang 1 (v1)

Jawab :

Persamaan kontinuitas fluida :

A1 v1 = A2 v2

8 v1 = (2)(2)

8 v1 = 4

v1 = 4 / 8 = 0,5 m/s