MEKANIKA FLUIDA

Mekanika Fluida adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari mengenai zat fluida (cair, gas dan plasma) dan gaya yang bekerja padanya. Mekanika fluida dapat dibagi menjadi : 

1. Statika fluida, ilmu yang mempelajari keadaan fluida saat diam; 

2. Kinematika fluida, ilmu yang mempelajari fluida yang bergerak; 

3. Dinamika fluida, ilmu yang mempelajari efek gaya pada fluida yang bergerak.

Berikut adalah beberapa contoh soal ilmu mekanika fluida. 

Contoh 1 

Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m³ , percepatan gravitasi bumi 10 m/s²dan tekanan udara luar 10⁵ N/m, tentukan:

a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan

Diketahui : 

Massa Jenis Air (p)         : 1000 kg/m3

Kecepatan gravitasi (g)   : 10 m/s

kedalaman (h)                 : 15 m  

Tekanan Udara luar (Po) : 10⁵ N/m = 100000 N/m

Ditanya : 

a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan (Ph)
b) tekanan total yang dialami ikan (P)

Pembahasan
a) Tekanan hidrostatis yang dialami ikan. 

Ph = p.g.h

Ph = 1000*10*15

Ph = 150000 N/m2 = 1,5x10⁵  N/m2

b) tekanan total yang dialami ikan. 

P = Ph + Po

P = 1,5x10⁵ + 10⁵ = 2,5x10⁵  N/m2

Contoh 2

Sebuah benda tercelup sebagian dalam cairan yang memiliki massa jenis 0,75 gr/cm3 seperti ditunjukkan oleh gambar berikut! 

Jika volume benda yang tercelup adalah 0,8 dari volume totalnya, tentukan massa jenis benda tersebut!

Diketahui : 

Massa Jenis Air (pf)                     : 0.75 gr/cm3

Volume benda yg tercelup (Vf)   : 10 m/s

Ditanya : 

Masa Jenis Benda (ρb)

Pembahasan: 

Gaya-gaya yang bekerja pada benda diatas adalah gaya berat yang berarah ke bawah dan gaya apung/gaya Archimides dengan arah ke atas. Kedua gaya dalam kondisi seimbang.

 Wb                  = F_A

m.b.g               = ρ.f.g.Vf

ρb.g.Vb           = ρf.g.Vf

ρb.Vb              = ρf.Vf

ρb.Vb              = 0,75 x 0,8.Vb

ρb                    = 0,6 gr/cm3

Contoh 3

Pipa saluran air bawah tanah memiliki bentuk seperti gambar berikut! 
Jika luas penampang pipa besar adalah 5 m2 , luas penampang pipa kecil adalah 2 m2 dan kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 15 m/s, tentukan kecepatan air saat mengalir pada pipa kecil!

Diketahui : 

Luas Penampang Pipa Besar (A1)    : 5 m2

Luas Penampang Pipa Kecil (A2)    : 2 m2
Kecepatan Aliran Pipa Besar (V1)   : 15 m/s

Ditanya : 

Kecepatan Aliran Pipa Kecil (V2)

Pembahasan

Menggunakan Persamaan kontinuitas ;

A1.v1    = A2.v2 
5 x 15    = 2 x v2 
75          = 2.v2
v2          = 75/2
v2          = 37,5 m/s