Fluida Dinamis

Fluida dikatakan mengalir apabila fluida bergerak secara terus menerus terhadap sekitarnya (kontinu).

Ciri-ciri umum fluida adalah sebagai berikut:

1. Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak (steady) atau tak tunak (non-steady). Jika kecepatan v di suatu titik adalh konstan terhadapt waktu, aliran fluida dikatan tunak. Pada aliran tak tunak, kecepatan v di suatu titik tidak konstan terhadapt waktu. Contoh aliran tak tunak adalah gelombang pasang air laut, kecepatan v adalah sebagai fungsi waktu.

2. Aliran fluida dapat merupakan aliran berolak (rotational) atau aliran tak berolak (irraotational). Jika elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut netto terhadap titik tersebut, maka aliran fluida tersebut disebut aliran tak berolak. Jika tak bergerak tanpa rotasi maka aliran tersebut adalah berolak.

Aliran fluida dapat merupakan aliran garis arus (streamline) atau aliran turbulen. Garis arus adalah aliran fluida yang mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang jelas ujung dan pangkalnya. Garis arus disebut juga dengan aliran berlapis (aliran laminer = laminar flow). Kecepatan partikel fluda di tiap titik pada garis arus searah denga garis singgung di titik itu. Dengan demikian, garis arus tidak pernah berpotongan. Ketika melebihi suatu kelajuan tertentu. Aliran fluida menjadi turbulen. Aliran turbulen ditandai dengan adanya aliran berputar.

3. Aliran fluida dapat termampatkan (compressible) dan tak termampatkan (incompressible). Jika fluida mengalir tidak mengalami perubahan volume (atau massa jenis) ketika ditekan, aliran fluida dikatakan tak termampatkan. Sebagai contoh adalah pada penerbangan dengan kelajuan yang jauh lebih kecil daripada kelajuan bunyi di udara (340 m/s). Gerak relatif udara pada sayap-sayappesawat terbang dapat dianggap sebagai aliran fluida yang tek termampatkan.

4. Aliran fluida dapat merupakan aliran kental (viscous) atau tak-kental (non-viscous). Kekentalan aliran fluida mirip dengan gesekan permukaan pada gerak benda padat.

Pembahasan fluida dibatasi pada fluida ideal yaitu pada aliran tak kental, tak termampatkan, tak berolak, dan tunak.  (Resnick, 1985:580)

Persamaan Kontinuitas

Pengertian Debit

Debit adalah besaran yang menyatakan volum fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu.

Definisi debit fluida:

Debit = volume fluida : selang waktu atau Q = v/t

Satuan SI untuk volum adalah m³ dan untuk selang waktu adalah s, sehingga satuan SI untuk debit adalah m³/s atau m³ s^-1.

Misalkan sejumlah fluida melalui penampang pipa seluas A dan setelah selang waktu t menempuh jarak L. Volum fluida adalah V = AL, Sedangkan jarak L = vt, sehingga debit Q dapat dinyatakan sebagai:

Q = V/t = AL/t = A(vt)/t

Definisi debit:

Q = Av

Penurunan Persamaan Kontinuitas

Massa fluida yang bergerak tidak berubah ketika mengalir. Fakta ini membimbing kita pada hubungan kuantitatif penting yang disebut persamaan kontinuitas.

Volume fluida yang mengalir pada bagian pertama (V₁), yang melewati luasan A₁ dengan laju v₁ selama rentang waktu 𝛥t adalah A₁ v₁ 𝛥t. Dengan mengetahui hubungan volume dan massa jenis, maka laju aliran massa yang melalui luasan A₁ adalah:

Δm/Δt = (ρ₁ A₁ v₁ Δt)/Δt

Keadaan yang sama terjadi pada bagian kedua. Laju aliran massa melewati A₂ selama rentang waktu Δt adalah ρ₂ A₂ v₂

Volume air yang mengalir selama rentang waktu Δt pada luasan A₁ akan memiliki jumlah yang sama dengan volume air yang mengalir pada A₂. Dengan demikian:

ρ₁ A₁ v₁ = ρ₂ A₂ v₂

Persamaan di atas disebut sebagai persamaan kontinuitas. Jika ρ₁ = ρ₂, maka persamaan tersebut dapat disampaikan sebagai berikut:

 A₁ v₁ =  A₂ v₂

Keterangan :

v₁  = kecapatan aliran fluida pada bagian pertama (m/s)

v₂= kecapatan aliran fluida pada bagian kedua (m/s)

A₁ = luas penampang bagian pertama (m²)

A₂ = luas penampang bagian kedua (m²).

Hasil kali A₁ v₁ memberikan fluks volume atau kecepatan aliran. Fluks volume tersebut meramalkan bahwa di dalam aliran tunak yang tak termampapkan maka laju aliran berubah secara terbalik dengan luas penampang, yakni laju aliran adalah lebih besar di dalam bagian yang lebih sempit dari tabung tersebut.

Baca juga Tegangan Permukaan Hukum Archimedes Viskositas Mekanikan Fluida

Fluida Dinamis 2016-04-11T07:27:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika