Fluida Dinamis

Posted on

Fluida Dinamis – Fluida dinamis adalah cairan (yang bisa berupa cairan atau gas) yang bergerak.

Untuk memfasilitasi pembelajaran, fluida di sini dianggap stabil (pada tingkat yang konstan dari waktu ke waktu), tidak dapat dimampatkan (tidak berubah volume), tidak kental, tidak bergolak (tidak mengalami siklus apa pun).

Pengertian Fluida Dinamis

Seni Grafis - Contoh, Pengertian, Gambar Seni, Teknik dan Karya

Fluida Dinamis adalah cairan (yang bisa berupa cairan atau gas) yang bergerak. memiliki kecepatan konstan dengan waktu), tidak berubah volumenya, tidak tebal, tidak turbulen (tidak mengalami siklus apa pun).

Hidrodinamika adalah studi tentang cairan yang bergerak. Sebelum mempelajari fluida bergerak, penting untuk mengetahui fluida ideal dan jenis aliran fluida.

Cairan Yang Ideal

Cairan yang ideal adalah cairan yang tidak dapat dimampatkan, bergerak dengan lancar dan alirannya diam.

  • Alirannya stabil (mantap), yaitu kecepatan setiap partikel cair pada titik tertentu tetap baik dalam ukuran maupun arah. Aliran mantap terjadi dengan aliran lambat.
  • Alirannya tidak rasional, yang berarti bahwa partikel fluida tidak memiliki momentum sudut pada titik itu. Sungai mengikuti garis saat ini (merampingkan).
  • Tidak kompresibel (tidak dapat dimampatkan), yang berarti bahwa volume (densitas) cairan tidak berubah karena tekanan.
  • Tidak tebal, yang berarti bahwa tidak ada gesekan dengan lapisan cairan di sekitarnya atau dinding yang dilewatinya. Ketebalan aliran fluida bergantung pada viskositas.

Jenis Aliran Fluida

Ada berbagai jenis aliran cairan. Jalur yang diambil cairan bergerak disebut garis aliran. Berikut adalah beberapa jenis aliran fluida, sebagai berikut:

  • Straight Flow atau Laminer adalah aliran cairan yang merata. Lapisan-lapisan di sebelah satu sama lain meluncur bersama dengan mulus. Dalam aliran ini, partikel fluida mengikuti jalur yang halus dan jalur ini tidak bersilangan. Sungai Laminer ditemukan dalam air yang mengalir melalui pipa atau selang.
  • Aliran turbulen adalah aliran yang ditandai dengan lingkaran tidak teratur dan menyerupai pusaran. Arus turbulen sering ditemukan di sungai dan parit.

Karakteristik Fluida Dinamis

Sifat umum dari fluida dinamis adalah sebagai berikut:

  • Cairan dianggap tidak kompatibel
  • Dipercayai bahwa cairan bergerak tanpa gesekan, bahkan ketika materi bergerak (tanpa ketebalan).
  • Aliran cairan adalah aliran yang stabil, yaitu kecepatan dan arah pergerakan partikel-partikel pluida yang melewati titik tertentu yang selalu tetap
  • tidak tergantung waktu (kontinu), yang berarti bahwa kecepatannya konstan pada titik tertentu dan membentuk aliran Leminer

Rumus Cair Dinamis

Masif dalam cairan dinamis

Debit aliran (Q)

Jumlah cairan yang mengalir melalui waktu, atau:

Rumus Cair Dinamis

Dimana:

Q = flow (m3 / s)
A = luas penampang (m2)
V = laju aliran cairan (m / s)

Aliran cair sering dinyatakan dalam pola aliran

Dimana:

Q = flow (m3 / s)
V = volume (m3)
t = selang waktu.

Contoh Soal

Sebuah pipa mengalirkan air dengan debit 1 m3 per detik dan digunakan untuk mengisi bendungan dengan ukuran (100 x 100 x 10) m. Hitung waktu yang dibutuhkan untuk mengisi bendungan sepenuhnya!

Jawabannya :

Waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh bendungan adalah 100.000 detik.

Sebelum Anda mengurangi hubungan, Anda perlu memahami beberapa istilah dalam aliran cairan.

Streamline didefinisikan sebagai jalur aliran cairan yang ideal (aliran lunak).

Garis singgung pada suatu titik pada garis memberi tahu kita arah kecepatan aliran fluida. Garis aliran tidak berpotongan. Selang air adalah kumpulan garis aliran.

Air yang mengalir di pipa air memiliki aliran yang sama di setiap titik. Atau jika dicentang di dua titik, maka:

Debit Arus 1 = Debit Arus 2 atau:

Fluida Dinamis

Persamaan Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli adalah hukum yang didasarkan pada hukum konservasi energi yang mengalir dari pengalaman cair. Hukum ini menyatakan bahwa kuantitas tekanan (p), energi kinetik per satuan volume dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama di setiap titik di sepanjang garis aliran. Jika ditentukan dalam persamaan,

Rumus Hukum Bernoulli

Dimana:

p = tekanan air (Pa)
v = kecepatan air (m / s)
g = percepatan gravitasi
h = ketinggian air

Teorema Toricelli (Berhasil)

Jumlah air yang keluar dari lubang sesuai dengan jumlah air yang jatuh bebas dari ketinggian. Kecepatan air yang keluar dari lubang disebut laju efek. Fenomena ini disebut teorema Toricelli.

Kami menerapkan persamaan Bernoulli ke titik 1 (permukaan tangki) dan titik 2 (permukaan lubang).

Karena diameter keran / lubang di bagian bawah wadah jauh lebih kecil dari diameter wadah, kecepatan cairan pada permukaan wadah dianggap nol (v1 = 0).

Permukaan wadah dan permukaan lubang / keran terbuka sehingga tekanannya sesuai dengan tekanan atmosfer (P1 = P2). Oleh karena itu, persamaan Bernoulli untuk kasus ini:

Berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa laju aliran air pada jarak lubang h dari permukaan wadah sama dengan laju aliran air yang jatuh bebas ke h (lihat pergerakan jatuh bebas). Ini dikenal sebagai teorema Torricceli.

Venturimeter

Venturimeter adalah alat yang disebut tabung venturi. Tabung Venturi adalah tabung dengan penampang yang lebih sempit dan dipasang secara horizontal dengan tabung kepala untuk menentukan permukaan air sehingga jumlah tekanan dapat dihitung. Ada dua venturimeter yang akan kita periksa, yaitu venturimeter tanpa pengukur tekanan dan venturimeter dengan pengukur tekanan yang mengandung zat cair lainnya.

Tabung Pitot

Tabung pitot adalah salah satu alat ukur yang dengannya kita dapat mengukur kecepatan gas. Perhatikan gambar berikut.

Dengan arah aliran dan diarahkan sejauh ini ke belakang sehingga kecepatan dan tekanan gas di luar lubang memiliki nilai serta aliran bebas.

Jadi va = v (kecepatan gas) dan tekanan pada kaki kiri manometer tabung pilot sama dengan tekanan aliran gas (Pa).

Lubang dari kaki kanan manometer tegak lurus terhadap aliran, sehingga kecepatan gas pada titik b turun ke nol (vb = 0). Pada titik ini gas dalam keadaan diam.

Tekanan pada kaki kanan manometer sesuai dengan tekanan pada titik b (pb). Perbedaan ketinggian titik a dan b dapat diabaikan (ha = hb), sehingga perbedaan tekanan yang terjadi menurut persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut:

Penyemprot

Dalam hal penyemprot dan parfum nyamuk, udara mengalir dengan kecepatan tinggi ketika batang hisap ditekan dan melalui lubang di mulut pipa. Akibatnya, tekanan di ujung nozzle menjadi rendah. Perbedaan tekanan ini menyebabkan cairan naik di tangki dan dikeluarkan dengan lembut melalui aliran udara dari intake manifold.

Pesawat

Daya apung sebuah pesawat bukan karena mesin, tetapi sebuah pesawat bisa terbang karena menggunakan hukum Bernoulli, yang menetapkan laju aliran udara tepat di bawah sayap, karena laju aliran di atasnya lebih besar, sehingga tekanan pada pesawat kurang adalah dari tekanan pesawat di bawahnya.

Bagian melintang sayap pesawat memiliki ekor yang lebih tajam dan bagian atas lebih melengkung daripada bagian bawah. Lihat gambar di bawah ini. Garis saat ini di atas lebih padat daripada di bawah.

Artinya, kecepatan aliran udara di bagian atas bidang v2 lebih besar dari bagian bawah sayap v1.

Menurut prinsip Bornoulli, tekanan di bagian atas p2 lebih rendah daripada di bagian bawah p1 karena kecepatan udara lebih tinggi.

Dengan A sebagai luas penampang pesawat, besarnya gaya angkat dapat dilihat dengan persamaan berikut.

Informasi:

ρ = kepadatan udara (kg / m3)
va = kecepatan aliran udara di bagian atas pesawat (m / s)
vb = kecepatan aliran udara di bagian bawah pesawat (m / s)
F = gaya angkat pesawat (N)

Sebuah pesawat terbang dapat dinaikkan jika daya apungnya lebih besar dari bobot pesawat.

Jadi sebuah pesawat bisa terbang atau tidak, tergantung pada berat pesawat, kecepatan pesawat dan ukuran sayapnya.

Semakin tinggi kecepatan pesawat, semakin tinggi kecepatan udara. Ini berarti bahwa kapasitas muat pesawat meningkat.

Demikian juga, semakin besar ukuran sayap, semakin besar liftnya. Agar pesawat dapat diangkat, gaya apung harus lebih besar dari bobot pesawat (F1 – F2)> mg.

Jika pesawat berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (mengambang di udara), kecepatan pesawat harus diatur sehingga gaya angkat sesuai dengan bobot pesawat (F1 – F2) = mg.

Demikian Pembahasan kita pada kali ini di edmodo.id tentang Fluida Dinamis. Nantikan Artikel Menaraik Lainya, tetap bersama kami. Terimaksih Semoga Membawa Manfaat.

“Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh”

Baca Juga: