Fluida dinamis merupakan salah satu materi pembahasan dalam bab fisika. Perlu diketahui, dalam fisika fluida bukan hanya air, melainkan semua zat cair dan udara adalah termasuk fluida.
Dalam fisika, fluida dikategorikan menjadi dua, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Sesuai namanya, fluida statis berarti dalam keadaan diam. Sedangkan fluida dinamis fluidanya mengalami pergerakan atau disebut mengalir.
Pada bahasan ini, kita akan mempelajari fluida dinamis. Secara umum materi fluida dinamis yang dipelajari di tingkat SMA/MA terdiri dari 4 bahasan yaitu,
1. Debit
Debit merupakan banyaknya fluida yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya digunakan untuk menentukan seberapa lama waktu yang diperlukan untuk mengisi bak mandi dengan mengalirkan air melalui keran atau selang.
Selain itu, debit juga sering digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air naik di sungai untuk menentukan siaga banjir.
Rumus yang digunakan :
Q = Debit (m³/s)
V = Volume (m³)
t = Waktu (s)
A = Luas Penampang (m²)
v = Kecepatan aliran fluida (m/s)
2. Kontinuitas
Sesuai dengan namanya, kontinuitas artinya aliran fluida yang selalu continue di setiap titik pada sebuah pipa, walaupun bentuk pipanya mengalami perubahan dari besar menjadi kecil atau sebaliknya. Dengan kata lain debit fluida selalu konstan.
Lihat juga : Radiasi Benda Hitam
Contoh pemanfaatan prinsip kontinuitas yaitu pada saluran irigasi, dimana air yang berasal dari sungai yang lebar dialirkan ke saluran irigasi yang lebarnya lebih sempit. Sehingga laju air yang masuk ke irigasi menjadi lebih cepat agar sampai ke pesawahan.
Contoh lain adalah saluran air yang semakin menyempit supaya menghasilkan kecepatan yang besar ketika menabrak turbin, sehingga dapat memutarkan turbin di bendungan agar dapat menghasilkan energi listrik.
Rumus yang digunakan :
A₁ = Luas Penampang area 1 (m²)
A₂ = Luas Penampang area 2 (m²)
v₁ = Kecepatan aliran fluida di area 1 (m/s)
v₂ = Kecepatan aliran fluida di area 2 (m/s)
3. Hukum Bernoulli
Hukum bernoulli pada intinya membahas mengenai perbedaan tekanan di dua tempat ketika terjadi perbedaan kecepatan aliran fluida atau ketinggian di antara tempat tersebut.
Hukum bernoulli ini kemudian diterapkan pada bagian sayap pesawat terbang. Dengan menganggap ketinggian sayap sama, tetapi kecepatan aliran udara di atas sayap lebih besar daripada di bawah sayap.
Maka tekanan dari bawah lebih besar daripada tekanan dari atas, terjadilah gaya angkat pesawat yang menyebabkan pesawat bisa terangkat sedikit demi sedikit dengan bantuan gaya dorong dari mesin jet.
Selain diterapkan dalam pesawat terbang, hukum bernoulli juga dimanfaatkan pada penyemprot nyamuk atau semprotan pembasmi hama yang digunakan petani.
Rumus yang digunakan :
P = Tekanan (Pa)
⍴ = massa jenis fluida
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian (m)
4. Prinsip Toricelli
Prinsip toricelli sebenarnya bentuk lain dari penggunaan persamaan bernoulli. Diterapkan pada sebuah tandon atau tangki air yang bocor. Selain itu prinsip toricelli menerapkan juga persamaan GLBB terutama gerak setengah parabola.
Dengan menggunakan prinsip toricelli kita bisa memprediksi kecepatan fluida yang keluar pada bagian lubang kebocoran, memprediksi jarak horizontal maksimal saat fluida jatuh, dan waktu yang diperlukan fluida jatuh ke dasar.
Rumus yang digunakan :
v = kecepatan aliran bagaian yang bocor (m/s)
h = kedalaman lubang dari permukaan air (m)
H = jarak lubang terhadap dasar (m)
t = waktu yang diperlukan fluida sampai ke dasar (s)
x = jarak horizontal maksimal saat fluida jatuh (m)
Dalam fisika, fluida dikategorikan menjadi dua, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Sesuai namanya, fluida statis berarti dalam keadaan diam. Sedangkan fluida dinamis fluidanya mengalami pergerakan atau disebut mengalir.
Pada bahasan ini, kita akan mempelajari fluida dinamis. Secara umum materi fluida dinamis yang dipelajari di tingkat SMA/MA terdiri dari 4 bahasan yaitu,
Sebelum masuk ke rumus-rumusnya, penting untuk diketahui manfaat dari keempat bahasan kita diatas.
- Debit
- Kontinuitas
- Hukum Bernoulli
- Prinsip Toricelli
1. Debit
Debit merupakan banyaknya fluida yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya digunakan untuk menentukan seberapa lama waktu yang diperlukan untuk mengisi bak mandi dengan mengalirkan air melalui keran atau selang.
Selain itu, debit juga sering digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air naik di sungai untuk menentukan siaga banjir.
Rumus yang digunakan :
$Q = \frac{V}{t}$Keterangan :
$Q = A.v$
Q = Debit (m³/s)
V = Volume (m³)
t = Waktu (s)
A = Luas Penampang (m²)
v = Kecepatan aliran fluida (m/s)
2. Kontinuitas
Sesuai dengan namanya, kontinuitas artinya aliran fluida yang selalu continue di setiap titik pada sebuah pipa, walaupun bentuk pipanya mengalami perubahan dari besar menjadi kecil atau sebaliknya. Dengan kata lain debit fluida selalu konstan.
Lihat juga : Radiasi Benda Hitam
Contoh pemanfaatan prinsip kontinuitas yaitu pada saluran irigasi, dimana air yang berasal dari sungai yang lebar dialirkan ke saluran irigasi yang lebarnya lebih sempit. Sehingga laju air yang masuk ke irigasi menjadi lebih cepat agar sampai ke pesawahan.
Contoh lain adalah saluran air yang semakin menyempit supaya menghasilkan kecepatan yang besar ketika menabrak turbin, sehingga dapat memutarkan turbin di bendungan agar dapat menghasilkan energi listrik.
 |
| Sumber : Telkom University |
Rumus yang digunakan :
A.v = konstanKeterangan :
$A_1.v_1 = A_2.v_2$
A₁ = Luas Penampang area 1 (m²)
A₂ = Luas Penampang area 2 (m²)
v₁ = Kecepatan aliran fluida di area 1 (m/s)
v₂ = Kecepatan aliran fluida di area 2 (m/s)
3. Hukum Bernoulli
Hukum bernoulli pada intinya membahas mengenai perbedaan tekanan di dua tempat ketika terjadi perbedaan kecepatan aliran fluida atau ketinggian di antara tempat tersebut.
Hukum bernoulli ini kemudian diterapkan pada bagian sayap pesawat terbang. Dengan menganggap ketinggian sayap sama, tetapi kecepatan aliran udara di atas sayap lebih besar daripada di bawah sayap.
Maka tekanan dari bawah lebih besar daripada tekanan dari atas, terjadilah gaya angkat pesawat yang menyebabkan pesawat bisa terangkat sedikit demi sedikit dengan bantuan gaya dorong dari mesin jet.
 |
| Penerapan Hukum Bernoulli Pada Sayap Pesawat |
Selain diterapkan dalam pesawat terbang, hukum bernoulli juga dimanfaatkan pada penyemprot nyamuk atau semprotan pembasmi hama yang digunakan petani.
Rumus yang digunakan :
$P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = konstan$Keterangan :
$P_1 + \frac{1}{2} \rho v_1^2 + \rho g h_1 = P_2 + \frac{1}{2} \rho v_2^2 + \rho g h_2$
P = Tekanan (Pa)
⍴ = massa jenis fluida
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian (m)
4. Prinsip Toricelli
Prinsip toricelli sebenarnya bentuk lain dari penggunaan persamaan bernoulli. Diterapkan pada sebuah tandon atau tangki air yang bocor. Selain itu prinsip toricelli menerapkan juga persamaan GLBB terutama gerak setengah parabola.
Dengan menggunakan prinsip toricelli kita bisa memprediksi kecepatan fluida yang keluar pada bagian lubang kebocoran, memprediksi jarak horizontal maksimal saat fluida jatuh, dan waktu yang diperlukan fluida jatuh ke dasar.
 |
| Contoh Penerapan Prinsip Toricelli |
Rumus yang digunakan :
$v = \sqrt{2gh}$Keterangan :
$t = \sqrt{\frac{2H}{g}}$
$x = v.t = 2\sqrt{h.H}$
v = kecepatan aliran bagaian yang bocor (m/s)
h = kedalaman lubang dari permukaan air (m)
H = jarak lubang terhadap dasar (m)
t = waktu yang diperlukan fluida sampai ke dasar (s)
x = jarak horizontal maksimal saat fluida jatuh (m)
Itulah rumus-rumus dan contoh penerapan dari materi fluida dinamis yang bisa saya tuliskan pada kesempatan kali ini. Untuk contoh soal dan pembahasan akan saya terbitkan dalam waktu dekat ini. Semoga bermanfaat.
Terimakasih atas kunjungannya.