KATA
PENGANTAR
Assalamu Alaikum Wr.Wb
Puji syukur kita panjatkan
kehadirat ALLAH SWT yang telah
memberikan rahmat dan petunjuknya sehingga kami dapat menyelesaikan Makalah
berjudul “FLUIDA DINAMIS” ini.
Makalah ini kami susun berdasarkan
data yang telah kami cari dan kumpulkan dan
yang telah kami pelajari sebelum membuat makalah ini.
Makalah ini bertujuan agar para
pembaca dan juga kami dapat memahami, memantapkan dan mengembangkan pelajaran
yang akan kami bahas dalam makalah ini.
Kami sangat mengharapkan saran dan
kritik dari para pembaca yang bersifat membangun demi memperbaiki kesalahan ini
untuk menyempurnakan tugas-tugas berikutnya. Karena Makalah yang kami buat ini
tidak luput dari kesalahan.
Mudah-mudahan
Makalah kami ini dapat berguna bagi kita semua dan dapat diridhoi oleh Tuhan Yang
Maha Esa. Amin
Makassar,
Oktober 2013
PENYUSUN
DAFTAR ISI
Halaman
Judul.................................................................................................. 1
Kata
pengantar.................................................................................................. 2
Daftar
Isi........................................................................................................... 3
BAB
I. PENDAHULUAN.............................................................................. 4
a. Latar
belakang...................................................................................... 4
b. Perumusan
masalah............................................................................... 4
c. Tujuan
penulisan................................................................................... 4
d. Manfaat
penulisan................................................................................. 4
BAB
II. PEMBAHASAN............................................................................... 5
a. Pengertian
Fluida Dinamis.................................................................... 5
b. Jenis
aliran Fluida Dinamis................................................................... 5
c. Besaran-besaran
dalam Fluida Dinamis................................................ 6
·
Debit Aliran.................................................................................... 6
·
Persamaan Kontinuitas................................................................... 7
·
Hukum Bernoulli............................................................................ 7
·
Penerapan dalam Teknologi............................................................ 8
·
Contoh soal beserta pembahasan.................................................... 12
BAB
III. PENUTUP........................................................................................ 14
a. Kesimpulan........................................................................................... 14
b. Saran..................................................................................................... 14
Daftar
Pustaka.................................................................................................. 15
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Suatu zat yang mempunyai
kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah satu jenis fluida yang
mempunyai kerapatan mendekati zat padat. Letak partikelnya lebih merenggang
karena gaya interaksi antar partikelnya lemah. Gas juga merupakan fluida yang
interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga diabaikan.
fluida dapat ditinjau
sebagai sistem partikel dan kita dapat menelaah sifatnya dengan menggunakan
konsep mekanika partikel. Apabila fluida mengalami gaya geser maka akan siap
untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida dinamis misalnya pada semprotan
parfum. Berdasarkan uraian diatas, maka pada makalah ini akan dibahas mengenai
fluida dinamis.
1.2. Perumusan Masalah
Dalam penyusunan makalah
ini kami mencoba mengidentifikasi beberapa pertanyaan yang akan dijadikan bahan
dalam penyusunan dan penyelesaian makalah. Diantaranya yaitu :
a.
Pengertian
fluida dinamis
b.
Besaran-besaran
pada fluida dinamis
c.
Penerapan
fluida dinamis dalam teknologi
1.3. Tujuan
Penulisan
Tujuan dari penyusunan
makalah ini selain untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah konsep
dasar Fisika SD II, juga bertujuan antara lain :
1.
Mengetahui pengertian dari Fluida Dinamis
2. Mengetahui besaran-besaran pada
fluida dinamis
3. Mengetahui penerapan fluida dinamis
dalam teknologi
1.4. Manfaat Penulisan
Agar mengetahui,
memahami dalam penerapkan sifat- sifat fluida yang ada yang sering kita tidak
sadari pemanfaatannya dalam kehidupan.
BAB II
PEMBAHASAN
1.1 . PENGERTIAN FLUIDA
DINAMIS
Fluida
dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk
memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap :
a.
Tidak kompresibel artinya bahwa dengan adanya perubhana tekanan ,volume fluida
tidak berubah.
b.
Tidak memngalami gesekan, artinya bahwa pada saat fluida mengalir,gesekan
antara fluida dengan dinding tempat mengalir dapat diabaikan.
c.
Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu
dan untuk luas penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.
1.2. JENIS ALIRAN FLUIDA DINAMIS
Ada beberapa jenis aliran fluida. Lintasan yang ditempuh
suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa
jenis aliran fluida.
a.
Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan
yang bersebelahan meluncur satu sama laindengan mulus. Pada aliran partikel
fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan.
Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau selang.
b.
Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adamnya
lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering
dijumpai disungai-sungai dan selokan-selokan.
1.3. BESARAN DALAM
FLUIDA DINAMIS
A. DEBIT ALIRAN (Q)
Debit aliran adalah volume aliran yang mengalir dalam satuan waktu tertentu
Jumlah volume fluida yang mengalir
persatuan waktu, atau:
Dimana :
Q
= debit aliran (m3/s)
A
= luas penampang (m2)
V
= laju aliran fluida (m/s)
Aliran fluida sering dinyatakan
dalam debit aliran
Dimana :
Q
= debit aliran (m3/s)
V
= volume (m3)
t
= selang waktu (s)
B
. PERSAMAAN KONTINUITAS
Persamaaan kontinuitas adalah
persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dalam dari suatu tempat ke tempat
lain. Air yang mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di
sembarang titik. Atau jika ditinjau 2 tempat, maka:
Debit aliran 1 = Debit aliran 2,
atau :
C. HUKUM BERNOULLI
Hukum Bernoulli adalah hukum yang berlandaskan pada
hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran fluida. Hukum ini menyatakan
bahwa jumlah tekanan (p), energi kinetik per satuan volume, dan energi
potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama pada setiap titik
sepanjang suatu garis arus. Jika dinyatakan dalam persamaan menjadi :
Keterangan
:
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2)
ρ = massa jenis cairan (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
P = tekanan (Pascal = Pa = N/m2)
ρ = massa jenis cairan (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h
= ketinggian (m)
D.
PENERAPAN DALAM TEKNOLOGI
a. Persamaan Kontinuitas
1).
Slang penyemprotan
Ujung
slang ditekan yang berarti memperkecil penampang agar diperoleh laju aliran
yang lebih besar.
2).
Penyempitan Pembuluh darah
Pada pembuluh darah yang mengalami
penyempitan, laju aliran darah pada pembuluh yang menyempit akan lebih besar
daripada laju aliran pada pembuluh normal.
c.
Penerapan
Hukum Bernoulli
1). Teorema Toricelli (laju effluk)
Laju
air yang menyembur dfari lubang sama dengan air yang jatuh bebas dari
ketinggian h. Laju air yang menyembur dari lubang dinamakan laju effluk.
Fenomena ini dinamakan dengan teorema Toricelli.
Keterangan :
A = luas kebocoran lubang (m/s)
h = ketinggian (m)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
2). Venturimeter
Venturimeter
merupakan alat pengukur aliran suatu fluida dalam sebuah pipa.
a. Venturimeter dengan manometer
Laju fluida yang mengalir dapat dihitung
dengan persamaan berikut :
Keterangan
:
V1 =
laju fluida pada penampang besar (m/s)
A1
= luas penampang besar (m2)
A2
= luas penampang kecil (m2)
=
massa jenis fluida (kg/m3)
=
Massa jenis fluida dlm manometer
h = selisih tinggi
permukaan Hg (m)
g
= percepatan graavitasi (m/s2)
b. Venturimeter tanpa manometer
laju fluida yang mengalir dihitung dengan
persamaan berikut :
keterangan
:
A1
= laju fluida pada penampang besar (m/s)
A2
= laju fluida pada penampang kecil (m/s)
h
= selisih tinggi permukaan Hg (m)
g
= percepatan graavitasi (m/s2)
3). Tabung pitot
Tabung
pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran suatu gas atau
udara. Alat ini dilengkapi dengan manometer raksa. Dengan mengetahui perbedaan
ketinggian raksa pada kedua kaki manometer ,aliran gas sapat ditentukan
kelajuannya.
4). Penyemprot
Pada
alat penyemprot alat nyamuk dan parfum, saat batang penghisap ditekan, udara
akan mengalir dengan kecepatan tinggi dfan melewati dimulut pipa. Akibatnya
,tekanan diujung mulut pipa menjadi kecil. Perbedaan tekanan ini mengaklibatkan
cairan didalam tangki naik dan dihamburkan dengan halus oleh aliran udara dari
tabung pengisap.
- Pesawat
Terbang
Gaya
angkat pesawat terbang bukan karena mesin, tetapi pesawat bisa terbang karena
memanfaatkan hukum bernoulli yang membuat laju aliran udara tepat di bawah
sayap, karena laju aliran di atas lebih besar maka mengakibatkan tekanan di
atas pesawat lebih kecil daripada tekanan pesawat di bawah.
Akibatnya
terjadi gaya angkat pesawat dari hasil selisih antara tekanan di atas dan di
bawah di kali dengan luas efektif pesawat.
Keterangan
:
ρ = massa jenis udara
(kg/m3)
va= kecepatan aliran
udara pada bagian atas pesawat (m/s)
vb= kecepatan aliran udara pada
bagian bawah pesawat (m/s)
F= Gaya angkat pesawat (N)
E.
CONTOH SOAL BESERTA PEMBAHASAN
Soal
No. 1
Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.
Pipa untuk menyalurkan air menempel pada sebuah dinding rumah seperti terlihat pada gambar berikut! Perbandingan luas penampang pipa besar dan pipa kecil adalah 4 : 1.
Posisi pipa besar adalah 5 m diatas tanah dan pipa
kecil 1 m diatas tanah. Kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 36 km/jam
dengan tekanan 9,1 x 105 Pa. Tentukan :
a) Kecepatan air pada pipa kecil
a) Kecepatan air pada pipa kecil
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
c) Tekanan pada pipa kecil
(ρair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Diketahui : h1 = 5 m ; h2 = 1 m ; v1 = 36 km/jam = 10 m/s ; P1 = 9,1 x 105 Pa ; A1 : A2 = 4 : 1
c) Tekanan pada pipa kecil
(ρair = 1000 kg/m3)
Pembahasan
Diketahui : h1 = 5 m ; h2 = 1 m ; v1 = 36 km/jam = 10 m/s ; P1 = 9,1 x 105 Pa ; A1 : A2 = 4 : 1
a) Kecepatan air pada pipa kecil
Persamaan Kontinuitas :
A1v1 = A2v2
(4)(10) = (1) (v2)
v2 = 40 m/s
b) Selisih tekanan pada kedua pipa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2
P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)
P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa
c) Tekanan pada pipa kecil
P1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 Pa
Dari Persamaan Bernoulli :
P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2
P1 − P2 = 1/2 ρ(v22 − v12) + ρg(h2 − h1)
P1 − P2 = 1/2(1000)(402 − 102) + (1000)(10)(1 − 5)
P1 − P2 = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P1 − P2 = 710000 Pa = 7,1 x 105 Pa
c) Tekanan pada pipa kecil
P1 − P2 = 7,1 x 105
9,1 x 105 − P2 = 7,1 x 105
P2 = 2,0 x 105 Pa
Soal
No. 2
Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kN.
Gaya angkat yang terjadi pada sebuah pesawat diketahui sebesar 1100 kN.
Pesawat tersebut memiliki luas penampang sayap
sebesar 80 m2. Jika kecepatan aliran udara di bawah sayap adalah 250
m/s dan massa jenis udara luar adalah 1,0 kg/m3 tentukan kecepatan
aliran udara di bagian atas sayap pesawat!
Pembahasan
Diketahui : A = 80 m2 ; νb = 250 m/s ; ρ = 1,0 kg/m3 ; F = 1100 kN = 1100 000 N
Pembahasan
Diketahui : A = 80 m2 ; νb = 250 m/s ; ρ = 1,0 kg/m3 ; F = 1100 kN = 1100 000 N
Ditanyakan ? νa =......
F =
P ( V2A – V2B ) A
1100000
=
(1,0) (V2A - 2502) (80)
2200000
= (V2A - 2502)
(80)
2200000 = (V2A - 2502)
80
27500 = V2A
– 62500
V2A
= 62500 – 27500 = 90000
VA = √90000
= 300 m/s
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
v Fluida adalah suatu bentuk materi yang mudah mengalir misalnya zat cair dan
gas. Sifat kemudahan mengalir dan kemampuan untuk menyesuaikan dengan tempatnya
berada merupakan aspek yang membedakan fluida dengan zat benda tegar.
v Dalam kehidupan sehari-hari, dapat ditemukan aplikasi Hukum Bernoulli yang
sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan
manusia masa kini seperti untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan
pesawat terbang, penyemprot parfum, penyemprot racun serangga dan lain
sebagainya.
vPenerapan fluida dinamis dalam
kehidupan sehari-hari :
A.
Persamaan
Kontinuitas
Slang penyemprotan
Penyempitan pembuluh darah
B.
Penerapan Hukum Bernoulli
Teorema
Toricelli Penyemprotan
Evek
Venturi Gaya
Angkat pada Pesawat Terbang
Venturimeter Tabung pitot
B.SARAN
Dengan
adanya makalah tentang fluida ini kita dapat mengetahui jenis-jenis fluida
serta kita diharapkan mampu untuk memanfaatkan keuntungan dari fluida dalam
kehidupan sehari-hari sehingga dapat memudahkan pekerjaan kita.
DAFTAR
PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar