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