e-modull fluida dinamis

FISIKA KELAS XI

FITRI GANGGA ODE SILA
(03091911028)

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya, sehingga saya
dapat menyelesaikan penyusunan buku ajar berupa e-modul
ini yang berjudul Fluida Dinamis.

Shalawat serta salam tak lupa tetap disanjung kepada
suri tauladan umat muslim Rasulullah Muhammad SAW, Nabi
akhir zaman yang telah membawa kami dari zaman
kejahiliyaan, zaman kegelapan ke zaman terang benderang
hingga zaman modern ini serta yang memperkenalkan Al-
Qur’an kepada kami sebagai tuntutan kehidupan umat
muslim hingga sekarang.

E-modul ini membahas tentang materi fluida dinamis
dengan pembahasan fluida ideal, asas kontinuitas, asas
Bernoulli dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Penulis menyadari bahwa e-modul ini masih banyak
kekurangan dan masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena
itu, saran dan kritik pembaca sangat Penulis perlukan untuk
mengembangkan kualitas e-modul ini.

Penyusunan e-modul ini merupakan upaya maksimal
yang dapat Penulis hasilkan. Penyusun berharap dengan
adanya e-modul ini dapat menambah motivasi belajar peserta
didik akan fisika .

Terima kasih dan selamat belajar!

Peyusun

Fitri Gangga Ode Sila

GLOSARIUM

FLUIDA : suatu zat yang bisa mengalami perubahan
perubahan bentuknya secara continu/terus-menerus bila
terkena tekanan/ gaya geser walaupunrelatif kecil atau biasa
disebut zat mengalir.

FLUIDA IDEAL : fluida yang memiliki ciri –ciri seperti tidak

termampatkan (tidak kompresibel), tidak

mengalamiperubahan volume/ masaa janis ketika

memperoleh tekanan.

ALIRAN LAMINER : aliran fluida yang kecepatan aliran aliran
pada setiap titik pada fluida berubah terhadap waktu.

ALIRAN TURBULEN : aliran berputar atau aliran yang
partikel-partikelnya berbeda bahkan berlawanan dengan
arah secara keseluruhan.

FLUIDA DINAMIS : fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang
bergerak.

FLUIDA IDEAL : Fluida bergerak memiliki sifat kompleks. Akan
tetapi, dalam sejumlah situasi dapat dinyatakan dengan model
ideal yang relatif sederhana. Adapun model tersebut
dinamakan fluida ideal.

ASAS KONTINUITAS : ketentuan yang menyatakan bahwa
untuk fluida tak termampatkan dan mengalir dalam keadaan
tunak, maka laju aliran volume di setiap waktu sama besar.

ASAS BERNOULLI : jumlah tekanan, energi kinetik per
satuanvolume, dan energi potensial per satuan volume
memiliki nilai yang sama disetiap titik sepanjang aliran fluida
ideal.

FLUIDA DINAMIS

PETA KONSEP

FLUIDA DINAMIS DAN PENERAPNNYA

Konsep Fluida Dinamis Penerapan Fluida Dinamis

Fluida Ideal Asas Kontinuitas Penerapan Asas PenerapanAsas
Kontinuitas Bernoulli

Jenis jenis Asas Bernoulli 1. Slang Penyemprotan 1. Teorema
aliran fluida 2. Penyempitan Toricelli

pembuluh darah 2. Evek Venturi
3. Venturimeter
4. Tabung Pitot
5. Penyemprot

Serangga
6. Gaya Angkat

Pada Sayap
Pesawat

FLUIDA DINAMIS

Pada Kegiatan Belajar ini kita akan membahas beberapa
perilaku fluida yang sedang bergerak, atau fluida dinamis. Fluida
dinamis adalah fluida yang bergerak atau berada dalam keadaan
mengalir. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan tidak dapat
mempertahankan bentuk yang tetap, atau dengan kata lain, fluida
hanya memberikan sedikit hambatan terhadap perubahan bentuk
ketika ditekan. Gaya yang bekerja pada bagian dari fluida mungkin
sama dengan nol atau mungkin tidak sama dengan nol. Hal tersebut
disebabkan karena adanya pergerakan fluida dengan laju konstan atau
pergerakan fluida mengalami perubahan kecepatan yang ditendai
dengan adanya kecepatan konstan. Fluida bergerak memiliki gaya
yang menyebabkan persamaan tekanan pada fluida
tidak berlaku. Adanya tekanan dan kecepatan pada fluida bergerak
mempengaruhi bentuk aliran fluida. Fluida disebut juga dengan zat alir.
Bentuknya dapat berupa zat cair maupun gas (Bambang Murdaka dan
Tri Kuncoro, 2008: 253).

Fluida Ideal

Fluida bergerak memiliki sifat kompleks. Akan tetapi, dalam
sejumlah situasi dapat dinyatakan dengan model ideal yang relatif
sederhana. Adapun model tersebut dinamakan fluida ideal. Meskipun
fluida ideal hanya sebuah model, tetapi konsep ini memberikan
manfaat dalam memperkirakan sifat-sifat aliran fluida. Adapun ciri-ciri
umum fluida ideal atau fluida dinamis sebagai berikut :

1. Tidak termampatkan (tidak kompresibel).
2. Tidak kental, artinya ketika fluida mengalir mengalami gesekan

dengan dinding tempat mengalirkan dapat diabaikan.
3. Aliran stasioner, artinya setiap partikel fluida mempunyai garis alir

tertentu.

Jenis Aliran Fluida

Aliran Laminer (lurus) yaitu Aliran turbulen, yaitu aliran
aliran fluida mulus dan yang ditandai dengan
lintasan ini tidak saling adanya lingkaran-lingkaran
bersilangan. Aliran laminar tak menentu dan
dijumpai pada air yang menyerupai pusaran. Aliran
dialirkan melalui pipa atau turbulen sering dijumpai di
slang sungai-sungai dan selokan-
selokan

Asas Kontinuitas

Gambar 1 Menyiram Tanaman

Pada saat anda menyemprotkan air menggunakan selang.
Cobalah pencet ujung seleng, maka air yang keluar akan menempuh
lintasan yang cupuk jauh. Sebaliknya ketika selang dikembalikan
seperti semula maka jarak pancaran air akan berkurang. Dari
fenomena fisika tersebut kita peroleh bahwa luas penampang pipa
mempengaruhi laju aliran pipa atau selang.

Asas kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan
kecepatan fluida dalam dari suatu tempat ke tempat lain. Air yang
mengalir di dalam pipa air dianggap mempunyai debit yang sama di
sembarang titik. Asas kontinuitas menyatakan bahwa debit fluida
yang memasuki pipa sama dengan debit fluida yang keluar pipa.

Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2.

Gambar 2. debit fluida yang memasuki
pipa sama dengan yang
keluar dari pipa (Kemendikbud,
2016 : 87)

Gambar 2. tersebut menjelaskan fluida ideal yang memiliki
massa jenis dan memasuki pipa dengan luas penampang A1
berkecepatan . Selanjutnya,

fluida ideal keluar dari pipa dengan luas penampang A2 memiliki
kecepatan . Apabila dirumuskan dapat ditulis sebagai berikut.

= …….………………………………………...(1)

= .……………………………………………...(2)

……………………………………………....(3)

Dengan :

m1 = massa fluida ketika di pipa penampang 1 (kg)
m2 = massa fluida ketika di pipa penampang 2(kg)
t1 = waktu fluida ketika di pipa penampang 1 (sekon)
t2 = waktu fluida ketika di pipa penampang 2 (sekon)
V1 = volume fluida ketika di pipa penampang 1 (m3)
V2 = volume fluida ketika di pipa penampang 2 (m3)
= massa jenis fluida (kg/m3)

Berdasarkan persamaan tersebut, diperoleh besaran baru
dinamakan debit. Debit fluida adalah laju volume atau jumlah volume
fluida yang mengalir setiap satuan waktu. Oleh karena itu, debit
dirumuskan dalam persamaan berikut.

Debit = atau
(4)

Jika konsep debit dihubungkan dengan fluida mengalir pada
pipa, dapat dituliskan dalam persamaan berikut.

=

=

dengan :

= debit fluida ketika di pipa penampang 1 (m3/s)
= debit fluida ketika di pipa penampang 2 (m3/s)
= volume fluida ketika di pipa penampang 1 (m3/s)
= volume fluida ketika di pipa penampang 2 (m3/s)

Volume dinyatakan sebagai V = A s, dengan A adalah luas
penampang pipa dan s adalah jarak aliran fluida. Oleh kerena itu,
persamaan debit dapat dituliskan sebagai berikut.

= luas pipa penampang 1 (m2)

= luas pipa penampang (m2)

= jarak aliran fluida ketika
melewati pipa penampang 1 (m)

= jarak aliran fluida ketika
melewati pipa penampang 2 (m)

= kelajuan fluida pada pipa
penampang 1 (m/s)

= kelajuan fluida pada pipa
penampang 2 (m/s)

Volume fluida yang mengalir setiap satuan waktu (debit) merupakan
perkalian antara luas penampang dengan laju aliran fluida.

Q=Av

. Pada aliran fluida biasanya memiliki
penampang yan tidak sama. Seperti pipa
Gambar 3 pipa PDAM PDAM (Gambar 2.3). pipa aliran yang berada
(Bitar,2019) di jalan besar diameternya bisa mencapai 30
cm tetapi saat masuk ke perumahan bisa
mengecil mencapai 10 cm dan mencapai
keran di rumah tinggal 5 cm. jika air mengalir
didak mengalami pemampatan maka akan
berlakuk kekealan debit atau aliran fluida
dan dinamakan kontinuitas

Pada fluida tak termampatkan, hasil kali
antara kelajuan fluida dan luas penampang
Persamaan kontinuitas untuk fluida tak termampatkan adalah :

Q1 = Q2 = Q3 = ….. Konstan

Contoh Soal

Dani mengisi ember yang memiliki a). Debit air
kapasitas 20 liter dengan air dari
sebuah kran. Jika luas penampang Q = A2 V2 = (2 × 10- 4 ) (10)
k2rcamn2ddeanngaknecdeipaamteatneraDlir2aandaairladhi Q = 2 × 10- 3 m3/s
kran adalah 10 m/s tentukan:
b) waktu yang diperlukan untuk
a) Debit air mengisi ember

b) Waktu yang diperlukan untuk V = 20 Liter = 20 × 10- 3 m3
mengisi ember Q = 2 × 10- 3 m3/s

pembahasan : t = V /Q
A2 = 2 cm2 = 2 × 10- 4 m2 t = (20 × 10- 3 m3)/(2 × 10- 3
V2 = 10 m/s m3/s)
t = 10 sekon

Asas Bernoulli

Asas Bernoulli menyatakan hubungan besaran fluida dalam pipa
antara tekanan, ketinggian, dan laju dinamika. Deniel Bernoulli,
seorang fisikawan dan matematikawan asal Swiss telah
membuktikannya. Menurutnya, semakin besar semakin besar
kecepatan fluida, tekanan yang dihasilkan semakin kecil. Begitu pula
sebaliknya, semakin kecil kecepatan fluida, tekanan yang dihasilkan
semakin besar. Pernyataan ini selanjutnya lebih dikenal dengan asas
Bernoulli.

Perhatikan Gambar 4 berikut.

Gambar 4. Gerakan fluida pada pipa dengan ketinggian dan
luas penampang yang berbeda (Beiser Physics Third
Edition, 1987 :221)

Pada Gambar 2.4, fluida mengalir melalui pipa yang memiliki
ketinggian serta luas penampang yang berbeda. Pada awalnya fluida
bertekanan p1 dengan kecepatan v1 mengalir dari pipa ujung kiri
menuju pipa ujung kanan. Pipa ujung kiri memiliki luas A1 dan
ketinggian h1 dari bidang acuan. Sementara itu, pipa ujung kanan
memiliki kanan memiliki luas penampang A2 dengan ketinggian h2 dari
bidang acuan.

Ketika fluida berada di pipa ujung kanan, fluida bertekanan p2
dengan kecepatan v2. Hukum Bernoulli adalah hukum yang
berlandaskan pada hukum kekekalan energi yang dialami oleh aliran
fluida. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah tekanan (p), energi
kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume
memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

Usaha total pada benda jika dihubungkan dengan W = +
dengan usaha pada pipa ujung kiri W1 = p1 V dan usaha pada ujung
kanan W2 = -p2 V sebagai berikut.

W = W1 + W2

+ = p1 V + (-p2 V)

mg (h2 - h1) + m ( 2 - 2 ) = (p1 – p2) V

mg (h2 - h1) + m ( 2 - 2 ) = (p1 – p2)

g (h2 - h1) + ( 2 - 2 ) = (p1 – p2)

gh2 - gh1 + 2- 2 ) = (p1 – p2)

1 - gh1 + 2 = 2 + gh2 +
2

dengan :

p1 = tekanan fluida pada pipa penampang pertama (N/m2)
p2 = tekanan fluida pada pipa penampang kedua (N/m2)

massa jenis fluida (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h1 = tinggi pipa penampang pertama (m)
h2 = tinggi pipa penampang kedua (m)
v1 = kecepatan fluida dalam pipa penampang pertama (m/s)
v2 = kecepatan fluida dalam pipa penampang kedua (m/s)

persamaan diatas lebih dikenal dengan persamaan Bernoulli.
Dalam penggunaan persamaan Bernoulli, terdapat dua keadaan
istimewa sebagai berikut.

a. Fluida tidak bergerak

Persamaan Bernoulli dituliskan sebagai berikut:

p1 – p2 = g(h2 - h1)
hasil persamaan tersebut merupakan bentuk lain persamaan

tekanan hidrostatis zat cair.

b. Fluida yang mengalir dalam pipa horizontal

Persamaan Bernoulli menjadi sebagai berikut:

p1 – p2 = 2 - 2)

b. Selang penyemprotan. a. Penyempitan pembuluh darah.

Pada pembuluh darah yang mengalami
penyempitan, laju aliran darah lebih besar
daripada laju aliran pada pembuluh
normal.

a. Teorema toricelli.
Kecepatan fluida yang memasuki venturimeter tanpa manometer
dinyatakan sebagai berikut :

V1 = √( )

b. Evek venturi.
Efek venturi terjadi ketika fluida mengalir melalui pipa
berdiameter lebar menuju pipa berdiameter sempit pada
ketinggian yang sama.

c. Venturimeter.
Venturimeter adalah alat yang dipasangi pipa dan digunakan
untuk mengukur kelajuan zat cair.

d. Tabung pilot.
Tabung pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
laju aliran suatu gas atau udara. Dengan mengetahui perbedaan
ketinggian raksa pada kedua kaki manometer, aliran gas dapat
ditentukan kelajuannya.

V = kecepatan aliran udara (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = beda tinggi zat cair (m)

= massa jenis udara mengalir (km/m3)
= massa jenis zat cair dalam manometer (km/m3)

e. Alat penyemprot.
Alat penyemprot obat antinyamuk dan parfum, saat batang
pengisap ditekan, udara akan mengalir dengan kecepatan tinggi
dan melewati mulut pipa. Akibatnya, tekanan di ujung menjadi
kecil. Perbedaan tekanan ini mengakibatkan cairan di dalam
tangki naik dan dihamburkan dengan halus oleh aliran udara dari
tabung pengisap.

f. Gaya angkat gaya sayap pesawat terbang.
Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan
udara yang melalui sayap pesawat bagian sisi atas lebih besar
daripada bagian sisi bawah :

DAFTAR PUSTAKA

https://docplayer.info/204977969-Fluida-dinamis-fluida-dinamis-
penerapan-persamaan-kontinuitas-penerapan-hukum-bernoulli.html

buku fisika (Kemendikbud, 2016 :89)
https://repositori.kemdikbud.go.id/22208/1/XI_Fisika_KD-3.4_Final.pdf
https://id.scribd.com/doc/308313768/Modul-Fluida-Dinamis
https://www.academia.edu/11412663/STATIS_and_DINAMIS
https://www.zenius.net/blog/fluida-dinamis
https://online.fliphtml5.com/idval/vlys/#p=6
gambar kontinuitas Gambar 4. Konsep Kontinuitas Fluida Dinamis
(Sumber: anggitprakasa.blogspot.com)
Konten ini telah tayang di Kompasiana.com dengan judul "Mengairi
Sawah dengan Konsep Fisika? Apakah Bisa?", Klik untuk baca:
Kreator: Vina Serevina
Kompasiana adalah platform blog, setiap konten menjadi
tanggungjawab kreator.