MAKALAH

FLUIDA DINAMIS

Disusun untuk melengkapi salah satu tugas mata kuliah Mekanika

Dosen Pengampu:  Erwina Oktavianti. M.Pd

DISUSUN OLEH

Ardi Wiranata                                 ( F15112025 )

Ayu Novanti                                   ( F15112021 )

Edy Nurmansyah                             ( F15112035 )

Jepri Pridolin Sinambela                  ( F15112011 )

Randy Ramanda Putra                    ( F15112006 )

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2013

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Salah satu visi pendidikan sains adalah mempersiapkan sumber daya manusia yang handal dalam sains dan teknologi serta memahami lingkungan sekitar melalui pengembangan keterampilan berpikir, penguasaan konsep esensial, dan kegiatan teknologi. Kompetensi rumpun sains salah satunya adalah mengarahkan sumber daya manusia untuk mampu menerjemahkan perilaku alam.

Salah satu fenomena alam yang sering ditemukan adalah fenomena fluida. Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan Fluida ?

2.      Apa yang dimaksud dengan Fluida Dinamis ?

3.      Apa saja sifat fisis Fluida Dinamis ?

4.      Aplikasi alat sederhana dari konsep Fluida Dinamis ?

C.    Tujuan

1.        Mengetahui pengertian Fluida

2.        Memahami konsep dari Fluida Dinamis

3.        Mengetahui karakteristik Fluida Dinamis

4.        Merancang alat sederhana dari konsep Fluida Dinamis

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Fluida

Fluida adalah zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk wadah tempatnya. Bila berada dalam keseimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya tangensial dan gaya geser. Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Hal ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul (kohesi). Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Hal ini menyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya.

Fluida dapat digolongkan ke dalam cairan atau gas. Perbedaan utama antara cairan dan gas adalah (a) cairan praktis tak kompresibel, sedangkan gas kompresibel dan sering kali harus diperlakukan demikian dan (b) cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-permukaan bebas sedangkan gas dengan massa tertentu mengembangkan sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya.

B.     Fluida Dinamis

Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaran-putaran). Tetapi untuk memudahkan mempelajari maka diberikan pendekatan yaitu :

1.        Fluida tak dapat ditekan (imcompressible) sehingga kerapatan fluida homogen

2.        Tak ada friksi antara lapisan-lapisan fluida sehingga tidak ada energi yang hilang

3.        Arus fluida adalah stasioner (tidak berubah terhadap waktu) dan tidak berputar (irrotational) artinya sepanjang lintasan, tidak ada sirkulasi kecepatan (v).

Macam – macam aliran dalam Fluida Dinamis adalah Aliran Turbulen, Aliran Viscous dan Aliran Steady ( Stasioner ).

a.         Aliran Turbulen

Kecepatan aliran yang relatif besar akan menghasilakan aliran yang tidak laminar melainkan komplek, lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara satu dengan yang lain. Sehingga didapatkan Ciri dari aliran turbulen: tidak adanya keteraturan dalam lintasan fluidanya, aliran banyak bercampur, kecepatan fluida tinggi, panjang skala aliran besar dan viskositasnya rendah. Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran, yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel cairan di seluruh penampang aliran. Untuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminer, terdapat suatu angka tidak bersatuan yang disebut Angka Reynold (Reynolds Number).

b.        Aliran viscous

Aliran viscous adalah aliran dengan kekentalan, atau sering disebut aliran fluida pekat. Kepekatan fluida ini tergantung pada gesekan antara beberapa partikel penyusun fluida. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida ( dalam hal ini zat cair dan zat gas). Istilah gaulnya, viskositas adalah gaya gesekan internal fluida (internal = dalam).

Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya terdapat pada fluida real  (nyata).

c.         Aliran Stasioner

Aliran stasioner adalah aliran di mana setiap saat garis aliran berimpit dengan jalan aliran, yakni bahwa aliran air tersebut akan membentuk gas alir yang tertentu dan partikel penyusun air akan melalui jalur tertentu yang pernah dilalui oleh pertikel penyusun air di depannya.

C.    Persamaan Kontinuitas

Bayangkan suatu permukaan yang berbatas dalam suatu fluida yang bergerak. Maka, pada umumnya, fluida yang mengalir masuk ke dalam volume yang dilingkupi permukaan tersebut di titik-titik tertentu dan keluar di titik-titik lain. Persamaan Kontinuitas adalah suatu ungkapan matematis mengenai hal bahwa jumlah netto massa yang mengalir ke dalam sebuah permukaan terbatas sama dengan pertambahan di dalam permukaan itu.

Massa fluida yang bergerak tidak berubah ketika mengalir. Fakta ini membimbing kita pada hubungan kuantitatif peting yang disebut persamaan kontinuitas (continuty equation). Perhatikan bagian tabung aliran antara dua penampang lintang stasioner dengan luas A₁ dan A₂.

(Gambar 2.1)

Dari gambar diatas dapat diperoleh pernyataan sebagai berikut:

“bila luas penampang (permukaan) besar maka kecepatan aliran fluida rendah sebaliknya bila luas penampang kecil ya pasti kecepatan alirannya besar”

Laju fluida pada bagian ini berturut-turut adalah v₁ dan v₂. Tidak ada aliran fluida yang masuk atau keluar tabung karena laju fluida pada setiap titik pada dinding tabung adalah tangen terhadap dinding. Selama selang waktu yang kecil dt fluida pada A₁ bergerak sejauh v₁dt, sehingga selinder fluida dengan tinggi v₁dt dan volume dV = A₁v₁dt mengalir ke dalam tabung melalui A₁. Selama selang yang sama ini, sebuah silinder dengan volume dV₂ = A₂v₂dt mengalir keluar dari tabung melalui A_2.    

Pertama-tama mari kita tinjau kasus untuk fluida inkompresibel sehingga densitas  memiliki besar yang sama di setiap titik. Massa dm₁ yang mengalir ke dalam tabung melalui A₁ dalam waktu dt adalah dm₁  = A₁ v₁dt . Dengan cara yang sama, massa dm₂ yang mengalir ke dalam tabung melalui A₂  dalam waktu yang sama adalah dm₂  = A₂ v₂dt . Dalam alira tunak, massa total di dalam tabung adalah konstan, sehingga dm₁ = dm₂ dan A₁ v₁dt = A₂ v₂dt atau A₁v₁ =  A₂ v₂ (persamaan konstinuitas, fluida inkompresibel).

Perkalian Av adalah laju aliran volume dV/dt, laju dimana volume melewati penampang tabung adalah:

 

(laju aliran volume)

Laju alir massa adalah aliran massa per satuan waktu melalui penampang aliran. Ini sama dengan densitas  dikali laju aliran volume dV/dt.

Dalam kehidupan sehari-hari orang sering menggunakan istilah “debit”. Debit air merupakan volume suatu fluida yang mengalir melalui penampang dalam selang waktu tertentu. Secara matematis, bisa dinyatakan sebagao berikut:

 

Untuk menambah pemahamanmu, kita gunakan contoh. Misalnya fluida mengalir melalui sebuah pipa.

Pipa biasanya berbentuk silinder dan memiliki luas penampang tertentu. Pipa tersebut juga punya panjang (Lihat gambar di bawah).

(Gambar 2.2)

Ketika fluida mengalir dalam pipa tersebut sejauh L, misalnya, maka volume fluida yang ada dalam pipa adalah V = AL (V= volume fluida, A= luas penampang dan L= panjang pipa). Karena selama mengalir dalam pipasepanjang L fluida menempuh selang waktu tertentu, maka kita bisa menyatakan bahwa besarnya debit fluida:

 

Karena , maka persamaan di atas bisa dilakukan seperti ini:

Dengan demikian, ketika fluida mengalir melalui suatu pipa yang memiliki luas penampang dan panjang tertentu selama selang waktu tertentu, mkaa besarnya debit fluida (Q) tersebut sama dengan luas permukaan penampang (A) dikalikan dengan kecepatan aliran fluida (v).

D.    Persamaan Bernoulli

Berdasarkan persamaan kontinuitas, laju aliran fluida dapat berubah-ubah sepanjang jalur fluida. Tekanan juga dapat berubah-ubah, tergantung pada ketinggian seoerti pada keadaan statis, dan juga terhantung pada laju aliran. Kita bisa mendapatkan hubungan penting yang disebut persamaan Bernoulli yang menghubungkan tekanan, laju aliran dan ketinggian untuk aliran, fluida inkompresibel yang ideal. Persamaan Bernoulli merupakan alat pokok dalam menganalisis sistem perpipaan, stasiun pembangkit listrik tenaga air, dan penerbangan pesawat.

Ketergantungan tekanan pada laju mengikuti persamaan kontinuitas. Ketika fluida inkompresibel mengalir seoanjang tabung alir dengan penampang yang berubah-ubah, lajunya pasti berubah dan karena itu elemen dari fluida memiliki percepatan. Jika tabung horizontal, gaya yang menyebabkan percepatan ini digunakan oleh fluida di sekelilingnya. Ini bearti bahwa tekanan pasti berbeda pada penampang melintang yang berbeda, jika tekanannya sama di setiao temoat, gaya total pada setiap elemen fluida akan berharga nol. Ketika tabung alir horizontal menyempit dan laju elemen fluida meningkat, fluida akan bergerak menuju daerah bertekanan rendah untuk mendapatkan gaya ke depan total untuk mempercepatnya. Jika ketinggian juga berubah, peningkatan perbedaan tekanan akan terjadi.

Agar persamaan Bernoulli yang akan kita turunkan berlaku secara umum, maka kita anggap fluida mengalir melalui tabung alir dengan luas penampang yang tidak sama dan ketinggiannya juga berbeda (liat gambar di bawah). Untuk menurunkan persamaan Bernoulli, kita terapkan teorema usaha dan energi pada fluida dalam daerah tabung alir. Selanjutnya, kita akan memperhitungkan banyaknya fluida dan usaha yang dilakukan untuk memindahkan fluida tersebut.

(Gambar 2.3)

Warna buram dalam  tabung alir pada gambar menunjukkan aliran fluida sedangkan warna putih menunjukkan tidak ada fluida.

Fluida pada luas penampang 1 (bagian kiri) mengalir sejauh L₁ dan memaksa fluida pada penampang 2 (bagian kanan) untuk berpindah sejauh L₂. Karenaluas penampang 2 di bagian kanan lebih kecil, maka laju aliran fluida pada bagian kanan tabung alir lebih besar. Hal ini menyebabkan perbedaan tekanan anatara penampang 2 (bagian kanan tabung alir) dan penampang 1 (bagian kiri tabung alir). Fluida yang berada di sebelah kiri penampang 1 memberikan tekanan P₁ pada fluida di sebelah kanannya dan melakukan usaha sebesar:

 

Karena  

Maka persamaan W₁ bisa ditulis menjadi:

 

Pada penampang 2 (bagian kanan tabung alir)

 

Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya yang diberikan berlawanan dengan arah gerak. Jadi fluida melakukan usaha di sebelah kanan penampang 2.

Disamping itu, gaya gravitasi juga melakukan usaha pada fluida. Pada kasus di atas, sejumlah massa fluida dipindahkan dari penampang 1 sejauh L₁ ke penampang 2 sejauh L₂, dimana volume fluida pada penampang 1 (A₁L₁) = volume fluida pada penampang 2 (A₂L₂). Usaha yang dilakukan oleh gravitasi adalah:

Tanda negatif disebabkan karena fluida mengalir ke atas, berlawanan dengan arah gaya gravitasi. Dengan demikian, usaha total yang dilakukan pada fluida sesuai dengan gambar diatas adalah:

W = W₁ + W₂ + W₃

W = p₁A₁L₁ – p₂A₂L₂ + mgh₁ – mgh₂

Teorema usaha-energi menyatakan bahwa usaha total yang dilakukan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi kinetiknya. Dengan demikian, kita bisa menggantikan usaha (W) dengan perubahan energi kinetik (EK₂- EK₁). Persamaan di atas bisa kita tulis lagi menjadi:

W = p₁A₁L₁ – p₂A₂L₂ + mgh₁ – mgh₂

EK₂-EK₁ = p₁A₁L₁ – p₂A₂L₂ + mgh₁ – mgh₂

 mv₂² -  mv₁² = p₁A₁L₁ – p₂A₂L₂ + mgh₁ – mgh₂

Ingat bahwa massa fluida yang mengalir sejauh L₁ pada penampang A₁ = massa fluida yang mengalir sejauh L₂ (penampag A₂). Sejumlah massa fluida itu, sebut saja m, mempunyai volume sebesar A₁L₁ dan A₂L₂ ,dimana A₁L₁  =  A₂L_{2 ­}(L₂ lebih panjang dari L₁).

Karena 

Maka massa fluida bisa ditulis menjadi:

Sekarang kita substitusikan pada persamaan di atas dengan :

 mv₂² -  mv₁² = p₁A₁L₁ – p₂A₂L₂ + mgh₁ – mgh₂

Keterangan: P = tekanan

 = Massa jenis fluida

v = kecepatan aliran fluida

g = percepatan gravitasi

h = tinggi tabung alir/pipa dari permukaan tanah

Ruas kiri dan ruas kanan pada persamaan Bernoulli di atas bisa mengacu pada dua titik di mana saja sepanjang tabung aliran sehingga kita bisa menulis kembali persamaan di atas menjadi:

P +

Persamaan ini menyatakan bahwa jumlah total antara besaran-besaran dalam persamaan mempunyai nilai yang sama sepanjang tabung alir.

1.        Persamaan Bernoulli pada Fluida Diam

Kasus khusus dari persamaan Bernoulli adalah untuk fluida yang diam (fluida statis). Ketika fluida diam atau tidak bergerak, fluida tersebuttentu saja tidak mempunyai kecepatan. Dengan demikian, v₁ = v₂ = 0. Pada kasus fluida diam, persamaan Bernoulli bisa kita rumuskan menjadi:

p₁+

p₁ atau

Jika h₂-h₁= h, maka persamaan ini bisa ditulis menjadi:

2.        Persamaan Bernoulli pada Tabung Alir atau Pipa yang ketinggian sama

Jika ketinggian tabung alir atau pipa sama, maka persamaan Bernoulli bisa disederhanakan menjadi:

 atau

E.     Penerapan Prinsip dan Persamaan Bernoulli

Dalam ilmu fisika dikenal salah satu konsep mengenai mekanika fluida. Pada salah satu konsep mekanika fluida terdapat salah satu hukum (konsep dasar) yaitu hukum Bernoulli. Asas Bernoulli menyatakan bahwa “Pada pipa yang mendatar(horizontal), tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian yang kealjuan alirnya paling besar. Pernyataan ini dikemukakan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700-1782) sehingga ini dikenal sebagai asas Bernoulli.

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan (), energi kinetik persatuan volume (, dan energi potensial per satuan volume (gh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. Hukum Bernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida (zat cair dan gas) bahwa peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas akan mengakibatkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas tersebut. Artinya, akan terdapat penurunan ernou potensial pada aliran fluida tersebut.

Dalam kehidupan sehari-hari, dapat ditemukan aplikasi Hukum Bernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan manusia masa kini.

Penerapan Hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:

1.        Teorema Torriceli

Salah satu penggunaan persamaa Bernoulli adalah menghitung kecepatan zat cair yang keluar dari dasar sebuah wadah (liat pada gambar di bawah).

(Gambar 2.4)

Kita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan wadah) dan titik 2 (permukaan lubang). Karena diameter kran/lubang pada dasar wadahjauh lebih kecil dari diameter wadah, maka kecepatan zat cair di permukaan wadah dianggap nol (v₁ = 0). Permukaan wadah dan permukaan lubang/kran terbuka sehingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfir (P_{1 =} P₂). Dengan demikian, persamaam Bernoulli untuk kasus ini adalah:

Jika kita ingin menghitung kecepatan aliran zat cair pada lubang di dasar wadah, maka persamaan ini kita sederahakan menjadi:

Massa jenis zat cair sama sehingga  dihilangkan:

Berdasarkan persamaan ini, tampak ahwa aliran air pada lubang yang berjarak h dari permukaan wadah sama dengan laju aliran air yang jatuh bebas sejauh h (bandingakan Gerak Lurus Bebas).

2.        Efek Venturi

Selain teorema Torricelli, persamaan Bernoulli juga bisa diterapkan pada kasus khusu lain yakni ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah.

(Gambar 2.5)

Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi :

Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil (A₂), maka laju fluida bertambah . menurut prinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar. Ini dikenal dengan julukan efek Venturi dan menunjukkan secara kuantitatif bahwa jika aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil. Demikian pula sebaliknya, jika laju aliran fluida rendah maka tekanan fluida menjadi besar.

3.        Venturi Meter

Penerapan menarik dari efek venturi adalah Venturi Meter. Alat ini dipakai untuk mengukur laju aliran fluida, misalnya menghitung laju aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa. Terdapat 2 jenis venturi meter, yakni venturi meter tanpa manometer dan venturi meter yang menggunakan manometer yang berisi cairan lain, seperti air raksa. Gambar di bawah menunjukkan sebuah venturi meter yang digunakan untuk mengukur laju zat cair dalam pipa.

(Gambar 2.6)

Amati gambar di atas. Ketika zat cair melewati bagian pipan yang penampangnya kecil (A₂), laju cairan meningkat. Menurut prinsipnya Bernoulli, jika laju cairan meningkat, maka tekanan cairan menjadi kecil. Jadi tekanan zat cair pada penampang besar lebih besar dari tekanan zat cair pada penampang kecil (P₁>P₂). Sebalikbnya v₂ > v₁.

Secara matematis pada persamaan ini didapatkan.

Karena P₁>P₂ dan v₂ > v₁, maka persamaan iin bisa kita sederhanakan menjadi seperti:

 

A₁v₁ = A₂v₂

Kita hendak mencari laju aliran zat cair di penampang besar (v₁). Kita gantikan v₂ pada persamaan 1 dengan v₂ pada persamaan 2.

Untuk menghitung tekanan fluida pada suatu kedalam tertentu untuk tekanan dalam fluida, kita bisa menggunakan persamaan:

Persamaan a bisa kita ganti menjadi:

Untuk kasus di atas, persamaan ini bisa disederhanakan menjadi:

Sekarang kita ganti p₁-p₂ pada persamaan 3, dengan p₁-p₂ pada persamaan b:

Karena zat cairnya sama maka massa jenisnya juga pasti sama. Kita hilangkan  dari persamaan.

Persamaan ini kita gunakan untuk menentukan laju zat cair yang mengalir dalam pipa.

4.        Tabung Pitot

Pada tabung pitot ini digunakan untuk mengukur laju aliran zat cair, maka tabung pitot digunakan untuk mengukur laju aliran gas/udara.  Lubang pada titik 1 sejajar dengan aliran udara. Posisi kedua lubang ini dibuat cukup jauh dari ujung tabung pitot, sehingga laju dan tekanan udara di luar lubang sama seperti laju dan tekanan udara yang mengalir bebas. Dalam hal ini, v_1­= laju aliran udara yang mengalir bebas (ini yang akan kita ukur), dan tekanan pada kaki kiri manometer (pipa bagian kiri) = tekanan udara yang mengalir bebas (p₁).

(Gambar 2.7)

Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v₂ = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (p₂).

Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Tabung pitot sendiri juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Sehingga secara sistematis persamaannya adalah:

= massa jenis udara

Perbedaan tekanan (p₂-p₁) = tekanan hidrostatis zat cair dalam manometer (warna hitam dalam manometer adalah zat cair, air raksa misalnya). Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut:

 = massa jenis zat cair dalam manometer

Perhatikan persamaan 1 dan 2. Ruas kirinya sama (p₂-p₁). Karenanya persamaan 1 dan 2 bisa disederhanakan menjadi seperti ini:

5.        Penyemprot Parfum

Prinsip kerja Hukum Bernoulli pada penyemprot parfum secara garis besar adalah saat botol karet yang ada di botol parfum di kemas, udara yang ada di dalamnya meluncurkan keluar melalui pipa botol karet tersebut. Oleh karena itu, pipa ini memiliki laju yang lebih tinggi.

(Gambar 2.8)

Secara garis besar, prinsip kerja penyemprot parfum bisa digambarkan sebagai berikut. Ketika bola karet diremas, udara yang ada di dalam bola karet meluncur keluar melalui pipa 1. Karenanya, udara dalam pipa 1 mempunyai laju yang lebih tinggi. Karena laju udara tinggi, maka tekanan udara pada pipa 1 menjadi rendah. Sebaliknya, udara dalam pipa 2 mempunyai laju yang lebih rendah. Tekanan udara dalam pipa 2 lebih tinggi. Akibatnya, cairan parfum didorong ke atas. Ketika cairan parfum tiba di pipa 1, udara yang meluncur ari dalam bola karet mendorongnya keluar.cairan parfum pun akhirnya menyemburkan ke tubuh. Lubang penyemprot parfum biasanya berukuran kecil sehingga cairan parfum melaju dengan cepat. Jika luas penampang kecil, fluida akan bergerak lebih cepat. Sebaliknya ketika luas penampang luas, fluida akan bergerak pelan. Begitu penerapan Hukum Bernoulli pada penyeprot parfum.

6.        Gaya Angkat pada Pesawat Terbang

Gaya angkat pesawat terbang bukan karena mesin, tetapi pesawat bisa terbang karena memanfaatkan Hukum Bernoulli. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat bagian sisi atas lebih besar daripada bagian sisi bawah. Pada penampang sayap pesawat terbang, bagian belakang lebih datar dan sisi bagian atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya.

(Gambar 2.9)

Keadaan ini mengakibatkan garis arus bagian atas lebih rapat daripada bagian bawahnya. Hal ini berarti kecepatan aliran udara pada bagian sisi atas lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap. Sehingga tekanan bagian atas lebih kecil daripada tekanan pada bagian bawah. Perbedaan tekanan ini menimbulkan gaya angkat yang besarnya dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut:

 

Keterangan : F₁ = gaya pada bagian bawah sayap (N)

F₂ = gaya pada bagian atas sayap (N)

 = massa jenis udara (kg/m³)

V₁ = kelajuan udara bagian bawah sayap (m/s)

V₂ = kelajuan udara bagian atas sayap (m/s)

A = luas penampang pesawat (m²)

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

1.        Fluida adalah zat yang mempunyai kemampuan untuk mengalir sehingga tidak dapat mempertahankan bentuknya

2.        Fluida dinamis adalah fluida yang dapat mengalir atau bergerak

3.        Fluida dinamis terdiri dari persamaan kontinuitas dan persamaan bernoulli.

4.        Aliran pada fluida dinamis terdiri dari aliran turbulen, aliran viscous dan aliran steady ( stasioner ).

5.        Hukum Bernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida (zat cair dan gas) bahwa peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas akan mengakibatkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas.

6.        Prinsip fluida dinamis banyak diaplikasikan kepada berbagai aspek misalnya pada pada gaya angkat pesawat, tabung pitot, dan penyemprot parfum

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

Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika Jilid I .Jakarta: Erlangga.

Giles,Ranald. (1997). Mekanika Fluida dan Hidraulika Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.

Halliday dan Resnick. (1991). Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A.(2002). Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

LAMPIRAN

VENTURI METER

Alat dan bahan:

1.        Pipa pralon

2.        Pipa L

3.        Shock

4.        Selang

5.        Papan

6.        Fluida (air pada pipa, minyak pada selang)

Cara Kerja

A.      Persiapan Percobaan

1.      Siapkan alat dan bahan sesuai yang dibutuhkan

2.      Potong selang dengan panjang sekitar 60 cm

3.      Potong pipa pralon yang berukuran kecil ¹/₂  mm dan besar 1¹/₂  mm masing-masing panjangnya 40 cm

4.      Sabungkan masing-masing peralon tersebut dengan menggunakan shock dan pipa L

5.      Lubangi setiap pipa peralon pada bagian tengah dengan ukuran 5 cm x 3 cm

6.      Lubangi pipa pralon sebesar ukuran selang pada setiap pipa pralon

7.      Masukkan selang ke lubang yang sudah dilubangi serta diisi minyak pada selang tersebut.

8.      Potong papan dengan panjang 50 cm masing-masing tiga papan

9.      Hubungkan sesuai gambar

B.       Langkah Percobaan

1.      Alirkan air melalui pipa L

2.      Lihat perbedaan ketinggian minyak pada selang

3.      Bagaimana tekanan papa pipa besar dan kecil

4.      Bagaimana kecepatan alir air pada pipa besar dan kecil menurut persamaan kontinuitas

5.      Buat kesimpulan.