Dalam ilmu Fisika, Fluida Dinamis adalah Fluida yang bergerak dengan kecepatan aliran yang konstan (tidak mengalami perubahan terhadap waktu). Contoh fluida dinamis dalam kehidupan sehari hari dapat kita lihat pada air yang mengalir pada pipa atau selang air.
Sifat dan Karakteristik
Fluida dinamis memiliki beberapa karakteristik khusus, diantara sifat sifat dan karakteristik tersebut bisa teman teman lihat dibawah ini :
- Fluida dinamis tidak mengalami gesekan. Sehingga saat ia mengalir, gesekan antara fluida dan dinding benda tidak dihitung.
- Bersifat Steady atau Tunak. Maksudnya adalah kecepatan fluida yang bergerak bersifat konstan/ tidak terpengaruh oleh waktu.
- Inkompresibel atau tidak bisa mampat. Artinya fluida ini memiliki massa jenis yang tetap atau konstan sepanjang alirannya dalam waktu selama apapun.
- Streamline atau mengikuti garis arus yang ada. Maksudnya adalah aliran arusnya mengikuti jalur lintasan yang ada sehingga tidak akan mengalami turbulensi atau pusaran arus menjadi acak.
Rumus Fluida Dinamis
Secara umum, terdapat dua ketetapan pada rumus fluida dinamis yakni menggunakan hukum kontinuitas dan hukum Bernoulli. Keduanya bisa anda gunakan sesuai dengan kebutuhan pengerjaan soal anda. Untuk lebih memahaminya, berikut kami paparkan ulasan lengkapnya.
- Persamaan Bernoulli
Rumus Persamaan Bernoulli ini memiliki hubungan dengan usaha dan energi, yaitu energi kinetik dan potensial. Rumus energi kinetik = ( Ek= ½ mv2) Sehingga, Ek1 < Ek2.
Sedangkan untuk rumus energi potensial adalah Ep = m.g.h. Tinggi Ep1 < Ep2, sehingga jika dikaitkan dengan energi mekanik didapatkan Em1 < Em2.
Dimana :
P adalah tekanan (Pascal, Pa, N/m2)
ρ rho adalah massa jenis fluida (kg/m3)
v adalah kecepatan (m/s)
g adalah kecepatan gravitasi (m/s2)
h adalah ketinggian (m)
- Persamaan Kontinuitas
Bentuk matematis dalam rumus persamaan kontinuitas adalah Q1 = Q2. Persamaan kontinuitas juga menyatakan bahwa:
Jika ada dua penampang dengan ukuran yang berbeda (besar dan kecil), maka pada penampang yang besar memiliki volume kecil. Sedangkan, pada penampang yang kecil, maka volumenya besar. Sehingga diperoleh persamaan (V1 < V2).
- Persamaan Debit Fluida
Secara definisi, Debit Fluida (Q) merupakan volume fluida tiap satuan waktu. Rumus debit fluida secara matematis adalah Q = V/t.
Dimana :
Q adalah debit (m3/s)
A adalah luas penampang (m2)
v adalah kecepatan aliran fluida (m/s)
Contoh Soal Fluida Dinamis dan Pembahasannya
1. Salah satu sifat fluida dinamis adalah Inkompresibel. Apakah arti dari Inkompresibel ?
A. Tidak ada benda yang mengganggu aliran fluida.
B. Volume total dari fluida bisa membesar dan mengecil.
C. Tidak boleh ada gaya dari luar yang menekan pipa atau selang berisi aliran.
D. Massa jenis fluida selalu konstan di semua titik.
E. Pipa yang mengalirkan fluida harus berukuran seragam.
Jawabannya adalah D yakni ‘Massa jenis fluida selalu konstan di semua titik’. Hal ini karena fluida dinamis memiliki massa jenis yang konstan disemua titik sepanjang aliran yang dilaluinya.
2. Seorang kuli bangunan sedang mengalirkan air melalui pipa dengan diameter 4 cm dengan debit air sebesar 5π liter per detik. Hitunglah berapa kelajuan air pada pipa tersebut!
A. 12,5 m/s
B. 1,25 m/s
C. 125 m/s
D. 12 m/s
E. 12,25 m/s
Pembahasan :
Diketahui Q = 5π liter/s = 5π x 10-3 m3/s. Ukuran penampang d = 4 cm —> r = 2 cm.
Rumus menghitung debit air adalah Q = A.v. Sehingga diperoleh :
Jadi jawaban pertanyaan mengenai berapa kelajuan air pada pipa adalah A yakni 12,5 m/s
Contoh Penerapan Fluida
Video Penunjang : Youtube.com Via Channel Nova Triani
Untuk membantu anda lebih memahami lagi dalam mempelajari materi fluida statis dan dinamis, berikut ini kami hadirkan beberapa contoh penerapan fluida dalam kehidupan sehari hari di berbagai sektor industri dan teknologi.
- Kapal Laut
Seperti yang bisa kita lihat pada sebuah kapal laut. Body kapal terbuat dari besi yang berongga. Hal ini akan membuat volume air laut yang dipindahkan oleh body kapal menjadi sangat besar.
Gaya yang menuju keatas sebanding dengan volume air yang dipindahkan, hal ini membuat gaya keatas menjadi sangat besar. Gaya keatas yang sangat besar inilah yang menjadikan kapal laut dapat mengapung di permukaan air laut.
- Hidrometer
Untuk teman teman yang masih asing dengan istilah Hidrometer, perlu teman teman ketahui terlebih dahulu bahwa alat ini merupakan salah satu alat ukur massa yang digunakan untuk mengukur massa jenis suatu zat cair melalui skala yang tertera.
Hidrometer terbuat dari tabung kaca yang dibagi menjadi tiga bagian. Bagian bawah tabung dibekali dengan butiran timbal dengan diamter yang lebih besar. Hal ini agar tabung kaca dapat terapung tegak didalam zat cair serta volume zat cair yang dipindahkan ke hidrometer dapat mengapung di dalam zat cair. .
- Kapal Selam
Penerapan Fluida dalam kehidupan sehari hari juga bisa anda lihat pada kapal selam yang dapat menyelam hingga ke dasar lautan. Peristiwa penerapan fluida dapat kita lihat pada tangki pemberat kapal selam yang dapat diisi dengan udara (zat gas) dan air (zat cair).
Sewaktu air laut masuk melalui katup-katup yang terletak di bagian bawah tangki pemberat, air laut tersebut akan mendorong udara dalam tangki kapal keluar melalui katup-katup yang terletak di bagian atas.
Seperti yang kita ketahui bersama bahwa massa jenis air laut jauh lebih berat daripada udara, sehingga berat total kapal selam menjadi lebih besar dan membuat kapal selam dapat tenggelam hingga ke dasar lautan.
| Hukum Archimedes | Hukum Pascal |
| Hukum Ohm | Hukum Kirchoff |
Materi tentang fluida statis dan dinamis termasuk dalam kelompok mekanika fluida. Semakin tingginya jenjang pendidikan, penjelasan tentang keduanya juga semakin kompleks. Karena itu, penting untuk memahami dasar-dasarnya lebih awal.
Demikianlah serangkaian materi fluida statis dan dinamis yang bisa wikielektronika hadirkan. Semoga bisa menjadi refrensi yang baik dan efisien untuk proses belajar teman teman semua. Selamat Belajar!
