Konsep Fluida Dinamik

Persamaan Kontinuitas

Fluida dinamik adalah fluida yang mengalir, dan dalam fluida ideal, tidak terjadi kehilangan massa dan tidak ada gaya gesek pada dinding. Oleh karena itu, laju massa fluida yang masuk harus sama dengan yang keluar.

Dengan:

A = luas penampang fluida (m²)

v = kecepatan aliran fluida (m/s)

Q = debit atau laju aliran fluida (m³/s)

V = volume fluida (m³)

t = waktu (s)

Persamaan Bernoulli

Persamaan Bernoulli merupakan hasil dari hukum kekekalan energi untuk aliran fluida. Persamaan ini menyatakan bahwa jumlah energi potensial, kinetik, dan tekanan di satu titik sama dengan titik lainnya:

Dengan:

P = tekanan fluida (Pa)

v = kecepatan fluida (m/s)

h = tinggi dari permukaan acuan (m)

Fluida ideal dapat bergerak dari satu penampang ke penampang lain karena tiga faktor: perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian, dan perbedaan kecepatan. Kombinasi dari ketiganya menghasilkan hukum Bernoulli:

Dengan:

P = tekanan fluida (Pa)

v = kecepatan fluida (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = ketinggian fluida dari titik acuan (m)

Penerapan Hukum Bernoulli dan Kontinuitas

Jika sebuah tangki memiliki lubang di dindingnya, maka kecepatan keluarnya zat cair dari lubang dapat dihitung dengan:

Dengan:

Jarak jatuh air secara horizontal dari lubang ke tanah dihitung:

Gaya angkat pada sayap pesawat muncul karena perbedaan kecepatan udara antara bagian atas dan bawah sayap. Berdasarkan hukum Bernoulli:

Dengan:

A = luas penampang sayap (m²)

Pipa Venturi Terbuka

Venturimeter digunakan untuk mengukur kecepatan fluida dalam pipa. Persamaan Bernoulli dan kontinuitas menghasilkan:

Dengan:

Pipa Venturi Tertutup dengan Manometer

Venturi tertutup dilengkapi manometer berisi zat cair (misalnya raksa). Selisih tekanan dihitung:

Dengan:

Tabung pitot mengukur kecepatan aliran gas/udara dalam ruang tertutup. Berdasarkan prinsip Bernoulli:

Dengan:

Prinsip alat penyemprot sama dengan gaya angkat pesawat. Tekanan rendah di bagian sempit pipa menyebabkan zat cair tersedot naik: