Materi Fisika Kelas 2 SMA : Fluida Dinamis (part 1)

Hello everyone!
Judulnya kenapa itu? Iya, karena aku mau membagi ilmu tentang materi fisika kelas 2 SMA. Karena aku sekarang masih kelas 2 SMA. Aku bukan guru kok. Hehe.
Jadi langsung aja ya dimulai. Oh iya, sumber yang aku pakai buat nulis materi ini adalah buku fisika karya Marthen Kanginan.

Sebelumnya, apa sih fluida dinamis itu?
Fluida dinamis itu artinya fluida yang sedang mengalir.

Bicara soal fluida pasti ada yang namanya debit. Debit atau laju volume adalah besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu.

Debit fluida = (Volume fluida)/(Selang waktu) atau Q = V / t

(maaf ya, garis miring yang di rumus tadi maksudnya "per" atau "bagi". Aku nggak tau gimana caranya supaya bisa jadi garis mendatar gitu)

Satuan V adalah m^3 (m pangkat 3 atau meter kubik) dan untuk waktu satuannya adalah s. Jadi satuan debit adalah meter kubik per sekon. (m^3/s)
Nah, itu adalah definisi debit fluida.

Terus gimana definisi debitnya?
Misal fluida mengalir melalui penampang pipa seluas A dan selang waktu t menempuh jarak L, nah di berdasarkan rumus Q = V / t ini, V (volume) bisa kita bongkar menjadi AL. sedangkan L sama dengan vt (v kecil ini berarti kecepatan). Dengan ini bisa di dapat rumus: Q = Av

*Keterangan: Q = V / t = AL / t = A(vt) / t. t bisa kita coret dan jadilah rumus Q = Av.

HUKUM 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 lain selama selang waktu yang sama.

Persamaan kontinuitas = A1v1 = A2v2 = A3v3 = .... = konstan

atau bisa juga memakai persamaan debit konstan karena Av = Q, di mana Q adalah debit fluida.
Jadi persamaannya adalah
Q1 = Q2 = Q3 = .... = konstan

Kelajuan aliran fluida yang tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas penampang yang dilaluinya.
Jadi persamaan kontinuitas dapat kita ubah menjadi
v1/v2 = A1/A2.

Selanjutnya adalah daya oleh debit fluida.
Kalian pasti sudah tau sejumlah massa air m yang berada pada ketinggian h memiliki energi potensial

EP = mgh

Daya P yang dibangkitkan oleh energi potensial ini adalah

P = EP / t = mgh / t = (ρV)gh / t , sebab m = ρV

P = ρ(V/t)GH = ρQgh , sebab V / t = Q

Daya yang dibangkitkan oleh suatu tenaga air setinggi h dan debit air Q adalah

Daya oleh debit fluida P = ρQgh

Jika air ini dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik dan efisiensi sistem generator adalah η, maka

Daya listrik P = ηρQgh

Misal air terjun setinggi 40 m dengan debit 50 m^3/s dimanfaatkan untuk membuat turbin yang menggerakkan generator listrik. Jika 20% energi air dapat diubah menjadi energi listrik (g = 10 m/s^2), maka daya listrik yang dibangkitkan generator adalah:

P = ηρQgh = 20%(1.000 kg/m^3)(50 m^3/s)(10 m/s^2)(40 m)
Jadi jawabannya adalah 4.000.000 W atau 4 MW.

Sampai sini dulu ya. Maaf kalau ada kesalahan dalam penjelasan. Pembenaran bisa kalian tulis di comment yaaa! Di kesempatan berikutnya aku akan membahas tentang Hukum Bernoulli dan Teorema Toricelli, See you!