Fluida dinamis adalah fluida yang bergerak, dapat berupa sejenis seperti zat cair ataupun gas. Salah satu contoh fluida dinamis yang biasa kita saksikan adalah ketika menahankan air dengan jari di ujung selang agar aliran airnya bisa lebih cepat dan jangkauannya lebih jauh.
Contoh soal fluida dinamis
1. Diketahui minyak mengalir melewati pipa yang berdiameter 8 cm dengan kecepatan 6 m/s. maka debit aliran minyak tersebut adalah: m3/s.
- a. 4,5π. 10-3
- b. 5,5π. 10-3
- c. 7,5π. 10-3
- d. 8,6π. 10-3
- e. 9,6π. 10-3
Pembahasan
Diketahui:
Luas penampang pipa yang berbentuk lingkaran, A =πr2
= π(0,04 m)2
= 0,0016π m2
v =6 m/s
Penyelesaian:
Q=A .v
Q=(0,0016π)(6)=0,0096 m3/s
Q=9,6π x 10-3 m3/s
Jawabannya E
2. Diketahui debit air keluar dari pipa yang luas penampangnya 5 cm2 adalah sebesar 200 cm3/s. Berapakah kecepatan air yang keluar dari pipa tersebut?
- a. 0,25 m/s
- b. 0,40 m/s
- c. 25 m/s
- d. 40 m/s
- e. 50 m/s
Pembahasan
Jawabannya B
3. Sebuah selang air memiliki luas penampang 0,7 cm2. Jika kecepatan aliran airnya 2 m/s, berapakah volume air yang keluar selama 5 menit?
- a. 0,0021 m3
- b. 0,21 m3
- c. 2,1m3
- d. 21m3
- e. 210 m3
Pembahasan
Diketahui:
A = 0,7 x 10-4 m2
v = 2 m/s
t = 5 menit = 300 detik
Penyelesaian
Jawabannya A
4. Diketahui air mengalir dalam selang dari penampang besar menuju pada penampang kecil dengan kecepatan 10 cm/s. Misal luas penampang besar ialah 300 cm2 dan luas penampang kecil adalah 25 cm2, maka berapa kecepatan air yang keluar dari penampang kecil?
- a. 110 cm/s
- b. 120 cm/s
- c. 130 cm/s
- d. 140 cm/s
- e. 150 cm/s
Pembahasan
Diketahui:
A1 = 300 cm2
A2 = 25 cm2
V1 = 10 cm/s
Untuk mencari V2, gunakan rumus persamaan kontinuitas sebagai berikut.
A1 . V1 = A2 . V2
(300 cm2 . 10 cm/s) = (25 cm2 . V2)
3000 cm3/s = 25 cm2 . V2
V2 = 3000/25 cm/s = 120 cm/s
Jawaban B
5. Diketahui selang besar luas penampangnya 10 cm2 ujungnya mempunyai kran yang luasnya 0,5 cm2. Kecepatan zat cair yang mengalir pada pipa yang besar adalah 5 m/s. Dalam waktu 10 menit, zat cair yang keluar dari kran adalah?
- a. 0,03 m3
- b. 1,2 m3
- c. 1,5 m3
- d. 10 m3
- e. 100 m3
Pembahasan
Diketahui:
A1 . V1 = A2 . V2
10 cm2 . 5 cm/s = 0,5 cm2 . V2
50 cm2 m/s = 0,5 cm2 . V2
V2 = 50/0,5 m/s = 100m/s
Untuk menghitung volume air yang keluar, gunakan rumus debit seperti berikut:
V/t = A . v
V = A . v . t
V = 0,5 x 10-4 m2 . 50 m/s . 600 s = 1,2 m3
Jawaban B
6. Air mengalir dengan debit 2 m3/s melalui pipa yang berdiameter 1 m. Jika tekanana pada point tersebut sebesar 80 kPa, maka berapa besar tekanan pada air saat mengalir melalui pipa kecil berdiameter 0.5m?
- a. 100,7kPa
- b. 93,5kPa
- c. 76,2kPa
- d. 61,2kPa
- e. 31,6kPa
Untuk menyelesaikan persoalan di atas, kita membutuhkan persamaan Bernoulli,
Dengan asumsi tinggi pipa besar dan pipa kecil sama, maka persamaan bisa disederhanakan menjadi,
Bisa kita lihat, P2 adalah variabel yang kita cari. Seperti biasa, masssa jenis air adalah 1000 kg/m3. Saatnya untuk mencari v1 dan v2,
Karena itu, kita harus menghitung luas penampang pada pipa besar (A1) dan pipa kecil (A2),
karenanya, kecepatan aliran air pada pipa besar(v1) dan pipa kecil (v2),
Seperti yang kita lihat, kecepatan aliran pada pipa kecil pasti lebih besar. Karena sudah mengetahui P1 , rho, v1 dan v2, maka tekanan pada pipa kecil ialah,
Jawabannya C
Demikianlah contoh soal fluida dinamis beserta pemabahasannya. Kalian juga bisa melihat contoh soal fluida statis. Semoga bermanfaat!