Rangkuman Fluida Dinamis, Contoh Soal & Pembahasan

Admin

Rangkuman Materi Fluida Dinamis

FLUIDA DINAMIS
Fluida dinamis adalah fluida yang bergerak. Ciri-ciri umum dari fluida dinamik diantaranya:

  1. Fluida dianggap tidak kompresibel.
  2. Fluida dianggap bergerak tanpa gesekan walaupun ada gerakan materi (tidak mempunyai kekentalan).
  3. Aliran fluida adalah aliran stasioner, yaitu kecepatan dan arah gerak partikel fluida yang melalui suatu titik tertentu selalu tetap.
  4. Tak bergantung waktu (tunak), artinya kecepatannya konstan pada titik tertentu dan membentuk aliran laminer (berlapis)

DEBIT

Yaitu Volume fluida tiap satuan waktu yang mengalir dalam pipa. Dirumuskan sebagai berikut

Keterangan :
Q : debit (m3/s)
V : volume fluida (m3)
T : waktu (s)
A : luas (m2)
V : kecepatan (m/s)
[symple_spacing size=”30″]

DOWNLOAD RANGKUMAN, CONTOH SOAL & PEMBAHASAN FLUIDA DALAM BENTUK PDF Klik Disini

PERSAMAAN KONTINUITAS

Persamaan kontinuitas berbunyi “pada fluida yang tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan aliran fluida dalam suatu wadah dengan luas penampang wadah selalu konstan”.
Persamaan Kontinuitas
Jika suatu wadah memiliki penampang yang berbeda maka menurut persamaan kontinuitas berlaku
Q1 = Q2
A1.v1 = A2. v2
Keterangan :
Q1 = debit ketika masuk (m3/s)
Q2 = debit ketika keluar (m3/s)
A1 = luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
v1 = kecepatan fluida ketika masuk (m/s)
v2 = kecepatan fluida ketika keluar (m/s)

[symple_spacing size=”30″]

Persamaan Bernoulli

Menurut persamaan ini, besaran p + ρgh + ½ ρv12 memiliki nilai yang sama pada setiap titikdalam aliran fluida, sesuai dengan gambar berikut:

Persamaan Bernoulli
Bila dituliskan dalam suatu persamaan yaitu sebagai berikut :
p1 + ρgh1 + ½ ρv12 = p2 + ρgh2 + ½ ρv22
Keterangan :
p1, p2 = tekanan di titik 1 dan 2 (N/m2)
v1, v2 = kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/s)
h1, h2 = ketinggian di titik 1 dan 2 (m)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
[symple_spacing size=”30″]

Penggunaan Persamaan BERNOULLI

Gaya angkat pesawat

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kecepatan udara pada sayap bagian atas lebih besar dibandingkan dengan kecepatan udara pada sayap bagian bawah. Akibatnya tekanan bagian atas lebih kecil dibandingkan tekanan bagian bawah. Ditunjukan melaui gambar berikut
gaya angkat pesawat
F1 – F2 = ½ ρA (v22-v12)
Keterangan
F1 – F2 = gaya angkat pesawat terbang (N)
P1 = tekanan pada sayap bagian bawah (N/m2)
P2 = tekanan pada sayap bagian atas (N/m2)
A = luas penampang sayap (m2)
v1 = kecepatan udara sayap bagian atas (m/s)
v2 = kecepatan udara sayap bagian bawah (m/s)
ρ = massa jenis (kg/m)
[symple_spacing size=”30″]

Venturimeter tanpa manometer

ventumeter tanpa manometer
kelajuan pada luas penampang A1 yaitu

keterangan :
v1 = kelajuan fluida pada penampang 1
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)
A1 = luas penampang 1
A2 = luas penampang 2
[symple_spacing size=”30″]

Venturimeter dengan manometer

venturimeter dengan manometer
Kelajuan pada luas penampang A1 sebagai berikut

Keterangan :
v1 = kelajuan fluida pada penampang 1
g = percepatan gravitasi (m/s2)S
h = perbedaan ketinggian pada fluida (m)
A1 = luas penampang 1 (m2)
A2 = luas penampang 2 (m2)
Pr = massa jenis raksa (kg/m3)
Pu = massa jenis udara (kg/ms3)
v2 = kecepatan udara sayap bagian bawah (m/s)
P = massa jenis (kg/m3)

[symple_spacing size=”30″]

Tangki berlubang

tangki berlubang

Keterangan :
v = kecepatan semburan (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi lubang dari permukaan air (m0

waktu yang dibutuhkan semburan air mencapai tanah

keterangan :
t = waktu yang dibutuhkan air mencapai tanah (s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h2 = ketinggian lubang diukur dari permukaan tanah (m)

jarak jangkauan air (x)

keterangan :
h = tinggi lubang dari permukaan air (m)
h2 = ketinggian lubang diukur dari permukaan tanah (m)

[symple_spacing size=”30″]

Contoh Soal Dan Pembahasan

Soal No.1 (UN 2012)
suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut.
2015-06-29_18-30-36
Jika luas penampang A1 = 8 cm2 , A2 = 2cm2, dan laju zat cair v2 = 2m/s, maka besar v1 adalah….
  1. 0,5 m/s
  2. 1,0 m/s
  3. 1,5 m/s
  4. 2,0 m/s
  5. 2,5 m/s

PEMBAHASAN :
Untuk menghitung besarnya v1 kita akan menggunakan persamaan kontinuitas
Q1 = Q2
A1.v1 = A2. v2
8. v1= 2. 2

Jawaban : A

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.2 (UMPTN 1995)
Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1: 2. Jika kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar sebesar 40 m/s, maka besarnya kecepatan air pada bagian pipa yang kecil sebesar…. m/s
  1. 20
  2. 40
  3. 80
  4. 120
  5. 160

PEMBAHASAN :
Diketahui diameter pipa kecil : diameter pipa besar = 1 : 2
v2 = 40 m/s
Untuk menghitung besarnya v1 kita akan menggunakan persamaan kontinuitas
Q1 = Q2
A1.v1 = A2. v2
Luas penampang dihitung dari luas lingkaran dimana A = 1/4.πd2, sehingga:
1/4.πd12. v1=1/4.πd22. v2
(1)2.v1= (2)2. 40 m/s

Jawaban : E

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.3 (UN 2002)
Pipa berjari-jari 15 cm disambung dengan pipa lain yang berjari-jari 5cm. Keduanya dalam posisi horizontal. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 1 m.s-1 pada tekanan 105 N.m-2, maka tekanan pada pipa yang kecil (massa jenis air 1 gr.cm-3) adalah….
  1. 10.000 N m-2
  2. 15.000 N m-2
  3. 30.000 N m-2
  4. 60.000 N m-2
  5. 90.000 N m-2

PEMBAHASAN :
Untuk menghitung besarnya kecepatan pada pipa kecil (v2) kita akan menggunakan persamaan kontinuitas
Q1 = Q2
A1.v1 = A2. v2
Karena lingkaran untuk menentukan luas penampang, menggunakan rumus A = πr2
πr12. v1= πr22. v2
(15)2.1 = (5)2. v2

Untuk menghitung tekanan di pipa kecil (P2) kita akan menggunakan Persamaan Bernoulli:
p1 + ρgh1 + ½ ρv12 = p2 + ρgh2 + ½ ρv22
Karena posisi keduanya horizontal maka nilai h1 dan h2 = 0, maka
P1 + ½ ρv12 = P2 + ½ ρv22
P2 = P1+ ½ ρ(v12-v22)
P2 = 105 + 1/2. 103. (12– 92)
P2 = 100.000 – 40.000
P2 = 60.000 N.m-2
Jawaban : D

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.4 (SIMAK UI 2011)
Fluida ideal mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang A m2, kemudian fluida mengalir melalui dua pipa yang luas penampangnya lebih kecil seperti gambar.
simak ui fluida dinamis
Kecepatan fluida pada pipa yang luas penampangnya 0,75 A m2 adalah….
  1. 0,5 m/detik
  2. 2/3 m/detik
  3. 1,5 m/detik
  4. 2 m/detik
  5. 2,5 m/detik

PEMBAHASAN :
Untuk menyelesaikan soal ini kita menggunakan persamaan kontinuitas
Q1 = Q2 + Q3
A1.v1 = A2. v2 + A3. v3
A. 2 = 0,5 A. 3 + 0,75 A. v3
v3 = 2/3 m/s
Jawaban : B

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.5 (UN 2011)
Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara maka sesuai dengan azas bernoulli rancangan tersebut dibuat agar…..
soal simak ui fluida dinamis
  1. VA > VB sehingga PA > PB
  2. VA > VB sehingga PA < PB
  3. VA < VB sehingga PA < PB
  4. VA < VB sehingga PA > PB
  5. VA > VB sehingga PA = PB

PEMBAHASAN :
Menurut Persamaan Bernoulli jika kecepatan fluida makin besar maka tekanannya makin kecil. Menurut gambar agar sayap pesawat terangkat maka perlu PB > PA maka vA > vB
Jawaban : B

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.6 (UN 2007)
Sebuah tabung berisi penuh zat cair (ideal). Pada dindingnya sejauh 20 cm dari permukaan atas terdapat lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung) sehingga zat cair memancar (terlihat seperti pada gambar)
soal un fluida dinamisBesar kecepatan pancaran air tersebut dari lubang kecil….
  1. 1,0 M/S
  2. 2,0 M/S
  3. 3,0 M/S
  4. 5,0 M/S
  5. 5,5 M/S

PEMBAHASAN :
Diketahui h = 20 cm = 0,2 m
Untuk menentukan kecepatan pancaran air kita menggunakan rumus:


Jawaban : B

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.7 (UMPTN 1992)
Air terjun setinggi 8 m dengan debit 10 m3/s dimanfaatkan untuk memutar generator listrik mikro. Jika 10% energi air berubah menjadi energi listrik dan g = 10 m/s2 daya keluaran generator listrik adalah….
  1. 70 Kw
  2. 75 Kw
  3. 80 kw
  4. 90 Kw
  5. 95 Kw

PEMBAHASAN :

Diketahui η = 10%, g = 10 m/s2, ρair = 1000 g/L, Q = 10 m3/s, h = 8 m
Menghitung daya dari air terjun menggunakan rumus:
P = ηρQgh
P = 10%.1000.10.10.8
P = 80.000 W = 80kW
Jawaban : C

[symple_spacing size=”30″]
Soal No.8 (UN 1990)
Air mengalir melalui pipa yang bentuknya seperti pada gambar.
contoh soal fluida dinamis
Bila diketahui luas penampang di A dua kali penampang di B maka vA/vA sama dengan…..
  1. 1
  2. 2
  3. 4

PEMBAHASAN :
Untuk menyelesaikan soal ini kita menggunakan persamaan kontinuitas
QA = QB
AA.vA = AB. vB


Jawaban : B

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.9 (UN 2008)
Gambar berikut ini menunjukkan peristiwa kebocoran pada tangki air.
contoh soal fluida dinamis
Kecepatan (v) air yang keluar dari lubang adalah….

PEMBAHASAN :
menghitung terlebih dahulu waktu yang diperlukan air sampai tanah


diketahui x = 1 m, untuk menghitung v digunakan rumusan:

Jawaban : B

[symple_spacing size=”30″]

Soal No.10 (UN 2013)
Sebuah bak penampung berisi air setinggi 1 meter (g = 10 m/s2) dan pada dinding terdapat lubang kebocoran (lihat gambar).
flud10
Kelajuan air yang keluar dari lubang tersebut adalah….
  1. 1 m/s
  2. 2 m/s
  3. 4 m/s
  4. 8 m/s
  5. 10 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui h = 1 m – 0,2 m = 0,8 m
untuk menghitung kelajuan air yang keluar menggunakan rumus:
10flu
Jawaban : C

DOWNLOAD RANGKUMAN, CONTOH SOAL & PEMBAHASAN FLUIDA DALAM BENTUK PDF Klik Disini

ARTIKEL TERKAIT

33 Komentar

  1. HN
    HNBalas
    17/02/2017 at 5:42 am

    terimakasih ilmunya.
    btw blognya enak dipandang

Tinggalkan Balasan

Pesan kamu*

Komentar kamu akan ditinjau dulu sebelum ditampilkan

Name*
Email*
Url