Kamis, Januari 05, 2012

Tugas Fisika_Fluida


SOAL :

  1. Jelaskan pengertian fluida bergerak atau fluida mengalir ?
  2.  Jelaskan tentang:
    1. Aliran Tunak.
    2. Aliran termampatkan dan tak termampatkan.
    3. Aliran kental dan tak kental.
  3. Sebutkan perbedaan antara fluida ideal dan fluida sejati !
  4. Jelaskan pengertian debit !
  5. Tentukan persamaan kontinuitas pada fluida ideal !
  6. Jelaskan tentang Asas Bernoulli !
  7. Turunkan persamaan Bernoulli untuk:
    1. Fluida tidak bergerak.
    2. Pada tangki yang bocor.
    3. Pada pipa horizontal.
  8.  Jelaskan efek venturimeter !
  9. Jelaskan terjadinya gaya angkat pesawat terbang !
  10. Mengapa perjalanan pesawat terbang yang melewati daerah dingin sangat mengkhawatirkan ?
  11. Bila kita berdiri di dekat rel kereta api dan kebetulan lewat serangkaian kereta api cepat, maka kita merasa ditarik menuju rel. Mengapa demikian ? Jelaskan peristiwa ini dengan menggunakan Hukum Bernoulli !

JAWABAN :

1.      Fluida bergerak atau fluida mengalir ialah Zat yang dapat mengalir.
2.       
a.       Aliran tunak (Steady) adalah aliran yang jika kecepatan v di suatu titik adalah konstan terhadap waktu.
      Contohnya: arus air yang mengalir dengan tenang (kelajuan air rendah).
b.      Aliran termampatkan (Compressible) adalah fluida yang mengalir dan mengalami perubahan volume.
Aliran tak termampatkan (Incompressible) adalah fluida yang mengalir tetapi tidak mengalami perubahan volume.
c.       Aliran kental (Viscous) adalah gesekan aliran fluida yang dipengaruhi oleh gesekan permukaan benda padat.
Aliran tak kental (Non-viscous) adalah gesekan aliran fluida yang dipengaruhi oleh gesekan permukaan benda bukan padat
3.      Fluida ideal memiliki ciri tunak, tak termampatkan, dan kental. Sedangkan Fluida sejati memiliki sifat yaitu kompresibel (Volume dan massa jenisnya akan berubah jika mendapat tekanan) dan viskositas (Gerakan didalam fluida).
Dalam fluida ideal, semua sifat ini diabaikan.
4.      Debit adalah besaran yang menyatakan volum fluida yang mengalir melalui suatu penampang tertentu dalam satuan waktu tertentu.
5.      A1v1=A2v2=A3v3= . . . = Konstan
Pada fluida tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan fluida dan luas penampang selalu konstan.
6.      Asas Bernoulli menyatakan bahwa “ Pada pipa mendatar (horizontal), tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian yang kelajuan alirnya paling besar. “
7.      Persamaan Bernoulli: p1 +  ½ρv12 + ρgh1 = p2 + ½ρv22 + ρgh2
a.       Fluida tidak bergerak:
      Untuk fluida tidak bergerak, kecepatan v1 = v2 = 0, sehingga persamaan Bernoulli menjadi p1 +  ½ρv12 + 0 = p2 + ½ρv22 + 0
      Maka persamaannya ialah p1 +  p2 = ½ρ(h2 -  h1)
b.      Pada tangki yang bocor:
      A1v1=A2v2 ; karena A1>>A2 maka v1<<v2  sehingga v1 ≈ 0
      Berdasarkan persamaan Bernoulli, pada tangki yang bocor berlaku persamaan berikut:
      Þ p1  + ρgy1 + ½ρv12 = p2 + ρgy2 + ½ρv22
Þ pA  + ρgy1 + ½ρ(0)2 = pA + ρgy2 + ½ρ(0)2
Þ v22 = 2g (y2 y1) = 2gh
v2 = Ö2gh
c.       Pada pipa horizontal:
      Dalam pipa horizontal tidak terdapat perbedaan ketinggian diantara bagian-bagian fluida, artinya ketinggian h1 = h2
      Maka persamaannya menjadi:
Þ p1 +  ½ρv12 + ρgh1 = p2 + ½ρv22 + ρgh2
Þ p1 +  ½ρv12 + 0 = p2 + ½ρv22 + 0
Þ p1 +  ½ρv12  = p2 + ½ρv22
Þ p1 -  p2 = ½ρ(v22-  v12)
8.      Efek venturimeter ialah jika tidak ada venturimeter maka kita tidak dapat mengukur kelajuan aliran dalam sebuah pipa.
9.      Pesawat terbang memiliki bentuk sayap mirip sayap burung, yaitu melengkung dan lebih tebal dibagian depan daripada dibagian belakangnya. Bentuk sayap seperti itu dinamakan Aerofoil. Tidak seperti sayap burung, sayap pesawat tidak dapat dikepak-kepakkan.
Bentuk  aerofoil pesawat terbang menyebabkan garis arus pada sisi bagian atas lebih rapat daripada sisi bagian bawah, yang berarti kelajuan alir udara pada sisi bagian atas pesawat lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap.
 Sesuai dengan asas Bernoulli, tekanan pada sisi bagian atas lebih kecil daripada sisi bagian bawah karena kelajuan udaranya lebih besar.
Pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat. Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara.
Jika pesawat yelah berada pada ketinggian tertentu dan pilot ingin mempertahankan ketinggiannya (melayang di udara) maka kelajuan pesawat harus diatur sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan berat pesawat.
10.  Karena makin tinggi suhu udara pada suatu daerah dapat mempengaruhi aliran udara dan laju gerak pesawat. Udara yang mengalir pada daerah dingin sangatlah cepat sehingga udara pada daerah dingin sangat sulit disesuaikan atau dipertahankan dengan laju aliran udara pada kedua sayap pesawat.
Sehingga perjalanan pesawat terbang melalui daerah dingin sangatlah mengkhawatirkan.
11.  Serangkaian kereta api yang bergerak sejajar dan apabila kita berdiri dekat relnya, maka kita cenderung saling mendekat dan merasa seperti ditarik, karena pada waktu serangkaian kereta tersebut melaju kedepan, udara tersalurkan dari daerah yang luas diantara kereta tersebut. Laju alir udara relatife lebih besar pada daerah yang luas ini dibandingkan dengan daerah yang lebar disisi bagian dalam kereta. Sesuai asas Bernoulli, laju alir udara yang meningkat menyebabkan penurunan tekanan udara diantara kereta-kereta dibandingkan dengan tekanan udara disisi bagian dalam kereta, sehingga mendorong suatu benda yang mendekat untuk ditarik menuju rel. untuk itu, kita dilarang berdiri didekat rel kereta api pada saat kereta sedang berjalan.

1 komentar: