BAB 7. Fluida Dinamik

http//:yohafrinal.wordpress.com
BAB. 7
FLUIDA DINAMIK
A. Fluida Ideal
Fluida ideal merupakan fluida yang tidak dimanpatkan atau dikatakan sebagai fluida yang tidak
kompresibel, artinya volume dan massa jenisnya tidak berubah karena penaruh tekanan.
Sementara itu fluida ideal tidak mengalami gesekan oleh dinding tempatnya mengalir. Aliran fluida
ideal dikatakan sebagai aliran laminar, artinya kecepatanaliran fluida pada sembarang titik tidak
berubah terhadap waktu, baik besar maupun arahnya.
B. Persamaan kontinuitas
Pada gambar disamping fluida mengalir dalam
sebuah pipa yang memiliki luas penampang
berbeda dalam selang waktu (t), pada pipa
dengan luas penampang A1 fluida menempuh
jarak (v1 t) dan pada pipa dengan penampang
A2 fluida menempuh jarak (v2 t).sedangkan
jumlah massa yang mengalir pada kedua
penampang sama, secara matematis dituliskan.
m1
A1
v1
v1 t
𝑚1 = 𝑚2
m2
v2
𝜌 𝑉1 = 𝜌 𝑉2
Untuk fluida ideal (tidak kompresibel), 
tetap sehingga.
𝐴1 (𝑣1 ∆𝑡) = 𝐴2 (𝑣2 ∆𝑡)
Dimana t sama
𝐴1 𝑣1 = 𝐴2 𝑣2
Sementara itu hasil kali antara (A) luas
penampang dengan (v) kecepatan aliran fluida
disebut dengan debit aliran (Q)
A2
v2 t
Keterangan
m = massa fluida
 = massa jenis fluida
V = volume fluida
t = perubahan waktu
A = Luas penampang
v = kecepatan aliran fluida
𝑄 = 𝐴𝑣
Modul Fisika Kelas XI. IPA Kurikulum 2013
12
http//:yohafrinal.wordpress.com
C. Azas Bernoulli
Azas Bernoulli membicarakan pengaruh
kecepatan fluida terhadap tekanan di dalam
fluida, Bernoulli memberikan suatu
kesimpulan bahwa pada fluida yang mengalir
dengan kecepatan lebih tinggi akan diperoleh
tekanan yang lebih kecil
v1 t
P1
v1
A1
A2
Perhatikan gambar disamping untuk
menggunakan persamaan Bernoulli
P2
v2
h1
v2 t
1
1
𝑃1 + 𝜌𝑣12 + 𝜌𝑔ℎ1 = 𝑃2 + 𝜌𝑣22 + 𝜌𝑔ℎ2
2
2
h2
Beberapa contoh penerapan persamaan Bernoulli
1. Gaya Angkat pesawat terbang
2. Karburator motor atau mobil
Pipa venturi
Bensin + udara
P1
Udara
v1
Saluran bensin
V2 P2
Menurut persamaan Bernoulli pada daerah
dibawah sayap yang memiliki kecepatan lebih
rendah, tekanannya lebih besar sehingga
sehingga gaya angkat pesawat besar
Modul Fisika Kelas XI. IPA Kurikulum 2013
Besin sebelum dicampur
Udara dilewatkan pada pipa venturi yaitu pipa
yang menyempit seperti gambar, sehingga laju
aliran udara akan menjadi besar dan tekanan
pada daerah venturi akan turun sehingga bensin
yang berada pada tekanan yang lebih besar
akan keluar bercampur dengan udara
membantuk uap bensin dan mengalir sampai ke
tempat pembakaran yang digunakan untuk
menggerakan motor atau mobil
13
http//:yohafrinal.wordpress.com
3. Penyemprot nyamuk
Udara +cairan
Udara yang keluar melalui pipa venturi akan memiliki
kelajuan yang besar, tekanannya menjadi rendah
sehingga cairan obat nyamuk yang bertekanan lebih
tinggi yang ada pada tabung akan naik dan ikut keluar
bersama udara.
Cairan obat
nyamuk
4. Tabung Venturi
Dengan mengukur perbedaan ketinggian raksa
maka dapat ditentukan kecepatan aliran fluida di
dalam venture sbb.
A1
A2
V1
V2
Air ()
𝑣1 =
h
𝐴1 2(𝜌! − 𝜌)𝑔ℎ
𝐴2 √
𝐴2
𝜌 ( 12 − 1)
𝐴2
P
Raksa (1)
5. Tabung Pitot
V1
Gas mengalir ()
V2
P2
P1
h
Raksa (!)
Q
Modul Fisika Kelas XI. IPA Kurikulum 2013
Pada umumnya tabung pitot dipakai untuk
mengukur kecepatan udara atau gas di dalam pipa
tertutup, dengan mengukur perbedaan ketinggian
permuakaan raksa di dalam manometer, dapat
ditentukan kecepatan kelajuan fluida di dalam
tabung pitot
2 𝜌! 𝑔ℎ
𝑣= √
𝜌
Keterangan
 = massa jenis fluida di dalam tabung pitot
! = massa jenis raksa
h = perbedaan tinggi raksa di dalam manometer
v = kecepatan aliran fluida di dalam tabung raksa
14
http//:yohafrinal.wordpress.com
6. Kebocoran dinding tangki (Prinsip Torricelli)
Kecepatan aliran air pada lobang kebocoran sbb
𝑣 = √2𝑔 (ℎ1 − ℎ2 )
v
h1
Jarak semburan fluida pada lobang kebocoran
dapat dirumuskan dengan persamaan
h2
𝑥 = 2√(ℎ1 − ℎ2 )ℎ2
X
3. (UN 2012) Perhatikan gambar!
Uji Kompetensi
V2
V1 = 4 m/s
1. (UN 2014) Pada gambar , air dipompa dengan
kompresor bertekanan 120 kPa memasuki pipa
bagian bawah (I) dan mengalir ke atas dengan
kecepatan 1 m/s (g = 10 m/s2 dan massa jenis
air 1000 kg/m3), tekanan air pada pipa bagian
atas (II) adalah ...
a. 52,5 kPa
6 cm
II
b. 67,5 kPa
2m
c. 80,0 kPa
d. 92,5 kPa 12 cm
I
e. 107,5 kPa
2. (UN 2013) Sebuah bak penampung air setinggi
20 cm (g = 10 m.s-2) dan pada dinding terdapat
lubang kebocoran (lihat gambar), kelajuan air
yang keluar dari lubang kebocoran tersebut
adalah …
a. 4,0 m.s-1
b. 6,0 m.s-1
c. 20 m.s-1
d. 36 m.s-1
200 cm
e. 40 m.s-1
20 cm
Modul Fisika Kelas XI. IPA Kurikulum 2013
Jika diameter penampang besar dua kali
diameter penampang kecil, kecepatan aliran
fluida pada pipa yang kecil adalah …
a. 1 m/s
d. 16 m/s
b. 4 m/s
e. 20 m/s
c. 8 m/s
4. (UN 2012) Sayap pesawat terbang dirancang
agar memiliki gaya angkat keatas maksimal,
seperti gambar. Jika v adalah kecepatan aliran
udara pada P adalah tekanan udara, maka sesuai
dengan azas Bernoulli rancangan tersebut
dibuat agar …
VA, PA
VB, PB
a.
b.
c.
d.
e.
VA > VB sehingga PA > PB
VA > VB sehingga PA < PB
VA < VB sehingga PA < PB
VA < VB sehingga PA > PB
VA > VB sehingga PA = PB
15
http//:yohafrinal.wordpress.com
Soal latihan
4. Sebuah pipa air luas penampangnya 0,5 cm2 .
1. Air mengalir melalui pipa mendatar debgan
jika kecepatan aliran air 1 m/s , volume air
luas penampang pada masing-masing ujung
yang keluar selama 5 menit adalah …
200 mm2 dan 100 mm2 . jika air mengalir dari
a. 0,015 m3
penampang besar dengan kecepatan 2 m/s maka
b. 0,15 m3
kecepatan air pada penampang kecil adalah …
c. 1,5 m3
1
d. 15 m3
a. 4 𝑚𝑠 −1
d. 2 𝑚𝑠 −1
e. 150 m3
1
b. 2 𝑚𝑠 −1
e. 4 ms-1
c. 1 ms-1
5. Gaya angkat pesawat terbang timbul karena
(1) Tekanan udara di depan sayap lebih besar
2. Pada bagian bawah sebuah tangki air terdapat
dari pada dibelakang sayap
lobang sehingga air memancar keluar
(2) Kecepatan udara di atas sayap lebih besar
membentuk sudut 600 seperti terlihat pada
dari pada di bawah sayap
(3) Kecepatan udara di belakang sayap lebih
gambar. Jika jarak pancar air 𝑥 = 80√3 cm,
besar dari pada di depan sayap
untuk g = 9,8 m/s2 maka tinggi (h) tangki
(4) Tekanan udara di atas sayap lebih kecil
adalah …
daripada di bawah sayap.
a. 20 cm
Pernyataan yang benar adalah
b. 40 cm
a. 1 dan 2
c. 60 cm
h
AIR
b. 1 dan 3
d. 80 cm
c. 1, 3 dan 4
e. 100 cm
d. 2, 3 dan 4
e. 2 dan 4
x
3. Air mengalir dalam venturimeter seperti
tanmpak pada gambar, jika kecepatan aliran air
pada penampang I sebesar 2 m/s dan g 9,8 m/s2
besar kecepatan aliran air pada penampang II
adalah…
a. 2 m/s
10 cm
b. √5 m/s
c. √6 m/s
d. 3 m/s
e. 5 m/s
v2
v1
I
Modul Fisika Kelas XI. IPA Kurikulum 2013
6. Air terjun setinggi 10 m digunakan untuk
pembangkit listrik tenaga air (PLTA) berdaya
listrik 1.000 watt, jika efisiensi generator 80%
dan g = 9,8 m/s2 , debit air yang sampai
kekincir adalah …
a. 12,5 L/s
b. 251 L/s
c. 27,5 L/s
d. 125 L/s
e. 250 L/s
II
16