Dinamika
Fluida ( Hidrodinamika )
Hidrodinamika merupakan cabang fisika yang mempelajari gerak
fluida ( fluida dinamis ) . Di dalam fluida dinamis , besar tegangan permukaan
dipengaruhi oleh kecepatan aliran , massa jenis fluida , serta ketinggiannya .
1. Persamaan kontinuitas
a. Pengertian debit
Dalam dinamika fluida salah satu
besaran yang dipelajari adalah laju aliran volume atau debit . Apakah yang
dimaksud dengan debit fluida ? debit adalah besaran yang menyatakan volum
fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu
tertentu .
Satuan
SI untuk volum (v) adalah (m³) dan untuk selang waktu (t) adalah (s) . sehingga
satuan SI untuk debit adalah m³/s atau m³sˉ¹
b. persamaan kontinuitas
Jika suatu fluida mengalir dengan aliran tunak , maka massa fluida yang masuk ke salah satu ujung pipa haruslah sama dengan massa fluida yang keluar dari ujung pipa yang lain selama selang waktu yang sama . Hal ini berlaku karena pada aliran tunak tidak ada fluida yang dapat meninggalkan pipa melalui dinding-dinding pipa (garis arus tidak dapat saling berpotongan) .
-
A1
dan A2 adalah luas penampang pipa pada ujung 1 dan 2
-
ρ1
dan ρ2 adalah massa jenis fluida pada ujung 1 dan 2
-
v1
dan v2 adalah kecepatan partikel-partikel pada 1 dan 2
Selama
selang waktu ∆t , fluida pada m1 bergerak ke kanan menempuh jarak ∆s2=v2∆t dan fluida pada m2
bergerak ke kanan menempuh jarak ∆s1=v1∆t . Oleh karena itu , volum v1=A1∆s1 akan masuk ke pipa pada bagian 1 dan volum v2 =A2∆s2 akan keluar dari bagian
pipa 2 . Dengan menyamakan massa fluida yang masuk pada bagian pipa 1 dan yang
keluar dari bagian pipa 2 selama selang waktu ∆t akan didapat persamaan
kontinuitas berikut .
a.
Perbandingan Kecepatan Fluida dengan Luas dan Diameter
Penampang
Adapun fenomena persamaan kontinuitas dalam
keseharian , saat kita menyemprot taman dengan menggunakan selang , kita
memperkecil luas penampang selang dengan jari kita dan air tersemprot keluar
dengan kelajuan yang besar .
Untuk aliran fluida di
dalam pipa , kita harus menggambar jarak antar garis arus lebih rapat pada luas
penampang yang sempit , karena kecepatannya lebih besar dan menggambar jarak
antargaris rus lebih renggang pada luas penampang yamg lebar , karena
kecepatannya lebih kecil
