Pembelajaran Fisika Kelas 10 IPA

Kegiatan Pembelajaran Kelas X IPA Sedang Berlangsung:

 LKPD Penjumlahan Vektor Metode Penguraian Vektor

KBM Fisika Kelas 10 IPA Tahun Pelajaran 2022/2023

Informasi Sekolah Kedinasan

Informasi lengkap, klik logo sekolah kedinasan!


Tampilkan postingan dengan label Fluida_Dinamis. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Fluida_Dinamis. Tampilkan semua postingan

Selasa, 26 Juli 2022

Fluida Dinamis: Viskositas

Daftar Isi:

4. Viskositas

Viskositas (kekentalan) fluida menyatakan besarnya gesekan yang dialami oleh suatu fluida saat mengalir. Pada pembahasan sebelumnya, Anda telah mengetahui bahwa fluida ideal tidak memiliki viskositas. Dalam kenyataannya, fluida yang ada dalam kehidupan sehari-hari adalah fluida sejati. Oleh karena itu, bahasan mengenai viskositas hanya akan Anda temukan pada fluida sejati, yaitu fluida yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

a. Dapat dimampatkan (kompresibel);

b. Mengalami gesekan saat mengalir (memiliki viskositas);

c. Alirannya turbulen.

Zat cair dan gas memiliki viskositas, hanya saja zat cair lebih kental (viscous) daripada gas. Dalam penggunaan sehari-hari, viskositas dikenal sebagai ukuran ketahanan oli untuk mengalir dalam mesin kendaraan. Viskositas oli didefinisikan dengan nomor SAE’S (Society of Automotive Engineer’s). Contoh pada sebuah pelumas tertulis


Klasifikasi service minyak pelumas ini dikembangkan oleh API (American Petroleum Institute) yang menunjukkan karakteristik service minyak pelumas dari skala terendah (SA) sampai skala tertinggi (SJ) untuk mesin-mesin berbahan bakar bensin.



Nilai viskositas setiap fluida berbeda menurut jenis material tempat fluida tersebut mengalir. Nilai viskositas beberapa fluida tertentu dapat Anda pelajari pada Tabel 7.2.


Benda yang bergerak dalam fluida kental mengalami gaya gesek yang besarnya dinyatakan dengan persamaan

Untuk benda berbentuk bola, k = 6r (perhitungan laboratorium) sehingga, diperoleh


Persamaan (7–27) dikenal sebagai Hukum Stokes.Jika sebuah benda berbentuk bola (kelereng) jatuh bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya akan bertambah karena pengaruh gravitasi Bumi hingga mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap tersebut dinamakan kecepatan terminal.

Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan


Senin, 25 Juli 2022

Fluida Dinamis: Penerapan Persamaan Bernoulli

Daftar Isi:

3. Penerapan Persamaan Bernoulli

Hukum Bernoulli diterapkan dalam berbagai peralatan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut uraian mengenai cara kerja beberapa alat yang menerapkan Hukum Bernoulli.

a. Alat Ukur Venturi

Alat ukur venturi (venturimeter) dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Suatu zat cair dengan massa jenis  ρ  mengalir melalui  sebuah pipa dengan luas penampang A1  pada  daerah  (1).  Pada  daerah  (2),  luas  penampang mengecil menjadi A2. Suatu tabung manometer (pipa U) berisi zat cair lain (raksa) dengan massa jenis  ρ ' dipasang pada pipa. Perhatikan Gambar 7.28. 


Kecepatan aliran zat cair di dalam pipa dapat diukur dengan persamaan.



b. Tabung Pitot

Tabung pitot digunakan untuk mengukur kelajuan aliran suatu gas di dalam sebuah pipa. Perhatikanlah Gambar 7.29. 


Misalnya udara, mengalir melalui tabung A dengan  kecepatan v. Kelajuan udara v di dalam pipa dapat ditentukan dengan persamaan


c. Gaya Angkat pada Sayap Pesawat Terbang

Penampang sayap pesawat terbang memiliki bagian  belakang yang lebih tajam dan sisi bagian atasnya lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk sayap tersebut menyebabkan kecepatan aliran udara bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah sehingga tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada di atas sayap. Hal ini menyebabkan timbulnya daya angkat pada sayap pesawat. Agar daya angkat yang ditimbulkan pada pesawat semakin besar, sayap pesawat dimiringkan sebesar sudut tertentu terhadap arah aliran udara. Perhatikanlah Gambar 7.30.


Gaya angkat pada sayap pesawat terbang dirumuskan sebagai berikut


d. Penyemprot Nyamuk

Alat penyemprot nyamuk juga bekerja berdasarkan Hukum Bernoulli. Tinjaulah alat penyemprot nyamuk pada Gambar 7.31. Jika pengisap dari pompa ditekan maka udara yang melewati pipa sempit pada bagian A akan memiliki kelajuan besar dan tekanan kecil. Hal tersebut menyebabkan cairan obat nyamuk yang ada pada bagian B akan naik dan ikut terdorong keluar bersama udara yang tertekan oleh pengisap pompa.


e. Kebocoran Pada Dinding Tangki

Jika air di dalam tangki mengalami kebocoran akibat adanya lubang di dinding tangki, seperti terlihat pada Gambar 7.32, kelajuan air yang memancar keluar dari lubang tersebut dapat dihitung berdasarkan Hukum Toricelli.

Menurut Hukum Toricelli, jika diameter lubang kebocoran pada dinding tangki sangat kecil dibandingkan diameter tangki, kelajuan air yang keluar dari lubang sama dengan kelajuan yang diperoleh jika air tersebut jatuh bebas dari ketinggian h. Perhatikanlah kembali Gambar 7.32 dengan saksama. 


Jarak permukaan air yang berada di dalam tangki ke lubang kebocoran dinyatakan sebagai h1, sedangkan jarak lubang kebocoran ke dasar tangki dinyatakan h2.

Kecepatan aliran air pada saat kali pertama keluar dari lubang adalah


Jarak horizontal tibanya air di tanah adalah 



Fluida Dinamis: Persamaan Bernoulli

Daftar Isi:

2. Persamaan Bernoulli

Perhatikanlah  Gambar 7.27. Suatu fluida bergerak dari titik A yang ketinggiannya  h1  dari  permukaan  tanah  ke  titik  B  yang  ketinggiannya  h2 dari permukaan tanah. Pada pelajaran sebelumnya, Anda telah mempelajari Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada suatu benda. Misalnya, pada benda yang jatuh dari ketinggian tertentu dan pada anak panah yang lepas dari busurnya. Hukum Kekekalan Energi Mekanik juga berlaku pada fluida yang bergerak, seperti pada Gambar 7.27. Menurut penelitian Bernoulli, suatu fluida yang bergerak mengubah energinya menjadi tekanan.


Secara lengkap, Hukum  Bernoulli menyatakan bahwa jumlah tekanan, energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran fluida ideal. Persamaan matematisnya, dituliskan sebagai berikut.


Fluida Dinamis: Persamaan Kontinuitas

Daftar Isi:

1. Persamaan Kontinuitas

Dalam mempelajari materi fluida dinamis, suatu fluida dianggap sebagai fluida ideal. Fluida ideal adalah fluida yang memiliki ciri-ciri berikut ini. 

a. Fluida tidak dapat dimampatkan (incompressible), yaitu volume dan massa jenis fluida tidak berubah akibat tekanan yang diberikan kepadanya.

b. Fluida tidak mengalami gesekan dengan dinding tempat fluida tersebut mengalir.

c. Kecepatan aliran fluida bersifat laminer, yaitu kecepatan aliran fluida di sembarang titik berubah terhadap waktu sehingga tidak ada fluida yang memotong atau mendahului titik lainnya.

Jika lintasan sebuah titik dalam aliran fluida ideal dilukiskan, akan diperoleh suatu garis yang disebut garis aliran (streamline atau  laminer flow). Perhatikanlah Gambar 7.25. Suatu fluida ideal mengalir di dalam pipa. Setiap partikel fluida tersebut akan mengalir mengikuti garis aliran laminernya dan tidak dapat berpindah atau berpotongan dengan garis aliran yang lain.


Pada kenyataannya, Anda akan sulit menemukan fluida ideal. Sebagian besar aliran fluida di alam bersifat turbulen (turbulent flow). Garis aliran turbulen memiliki kecepatan aliran yang berbeda-beda di setiap titik.

Debit aliran adalah besaran yang menunjukkan volume fluida yang mengalir melalui suatu penampang setiap satuan waktu. Secara matematis, persamaannya dituliskan sebagai berikut.



Untuk fluida sempurna (ideal), yaitu zat alir  yang tidak dapat dimampatkandan tidak memiliki kekentalan (viskositas), hasil kali laju aliran fluida dengan luas penampangnya selalu tetap. Secara matematis, dituliskan sebagai berikut.


Persamaan 7.18 di atas disebut juga persamaan kontinuitas.