DEBIT FLUIDA
RUMUS 1
\(\color{blue}Q = \dfrac{V}{t}\)
Q = debit \((m^3 \cdot s^{-1})\)
V = volume \((m^3)\)
t = waktu \((s)\)
RUMUS 2
\(\color{blue}Q = A \cdot v\)
Q = debit \((m^3 \cdot s^{-1})\)
A = luas penampang \((m^2)\)
v = kelajuan \((m\cdot s^{-1})\)
PERSAMAAN KONTINUITAS
Debit air yang mengalir pada sebuah pipa adalah sama walaupun ukuran penampangnya berbeda.
\(Q = konstan\)
\(Q_1 = Q_2\)
\(A_1 \cdot v_1 = A_2 \cdot v_2\)
CONTOH SOAL
Soal 01
Sebuah kran mengalirkan air dengan kelajuan 15 m/s untuk mengisi bak mandi berukuran 1 m × 0,8 m × 0,5 m. Jika luas penampang kran 0,5 cm², berapa lamakah bak itu penuh dengan air?
(A) \(1,3 \times 10^2 \text{ s}\)
(B) \(2,3 \times 10^2 \text{ s}\)
(C) \(3,3 \times 10^2 \text{ s}\)
(D) \(4,3 \times 10^2 \text{ s}\)
(E) \(5,3 \times 10^2 \text{ s}\)
Jawaban: E
Volume bak mandi = 1 m × 0,8 m × 0,5 m = 0,4 m³
Luas penampang kran A = \(0,5 \times 10^{-4} \text{ m}^2\)
Debit air \(Q = A \cdot v = \dfrac{V}{t}\)
\(A \cdot v = \dfrac{V}{t}\)
\(0,5 \times 10^{-4} \cdot 15 = \dfrac{0,4}{t}\)
\(7,5 \times 10^{-4} = \dfrac{0,4}{t}\)
\(t = \dfrac{0,4}{7,5 \times 10^{-4}}\)
\(t = \dfrac{0,4 \times 10^4}{7,5}\)
\(t = 0,053 \times 10^4\)
\(t = 5,3 \times 10^2 \text{ s}\)
Soal 02
Sebuah pipa salah satu bagiannya berdiameter 10 cm dan bagian lainnya berdiameter 8 cm. Jika laju aliran air pada pipa berdiameter besar adalah 24 m/s, maka laju aliran air pada pipa berdiameter kecil adalah…
(A) 27,5 m/s
(B) 37,5 m/s
(C) 40 m/s
(D) 41 m/s
(E) 42 m/s
Jawaban: B
Diameter pipa besar: \(d_1 = 10 \text{ cm}\)
Diameter pipa kecil: \(d_2 = 8 \text{ cm}\)
Laju air pada pipa besar: \(v_1 = 24 \text{ m/s}\)
Laju air pada pipa besar: \(v_2\)
\(A_1 \cdot v_1 = A_2 \cdot v_2\)
\(\cancel{\dfrac{1}{4}\pi} d_1^2 \cdot v_1 = \cancel{\dfrac{1}{4} \pi} d_2^2 \cdot v_2\)
\(10^2 \cdot 24 = 8^2 \cdot v_2\)
\(2400 = 64 \cdot v_2\)
\(v_2 = 37,5 \text{ m/s}\)
Soal 03
Perhatikan gambar berikut.
Suatu fluida ideal mengalir melalui pipa AB seperti gambar di atas. Jika luas penampang A tiga kali penampang B dan kecepatan aliran di A adalah \(v\), maka kecepatan aliran fluida di B adalah…
(A) \(1\:v\)
(B) \(2\:v\)
(C) \(3\:v\)
(D) \(4\:v\)
(E) \(5\:v\)
Jawaban: C
\(A_A \cdot v_A = A_B \cdot v_B\)
\(\color{red} A_A= 3 A_B\)
\(3\cdot \cancel{A_B} \cdot v_A = \cancel{A_B} \cdot v_B\)
\(3 v_A = v_B\)
\(3 v = v_B\)
Jadi kecepatan aliran fluida di B adalah \(3\:v\)
Soal 04
Fluida ideal mengalir melalui pipa mendatar dengan luas penampang 5 m², kemudian fluida mengalir melalui dua pipa yang luas penampangnya lebih kecil seperti gambar di bawah ini. Kecepatan fluida pada pipa yang luas penampangnya 3 m² adalah 8 m/s. Kecepatan fluida pada pipa yang luas penampangnya 2 m² adalah…
(A) 2 m/s
(B) 3 m/s
(C) 4 m/s
(D) 5 m/s
(E) 6 m/s
Jawaban: B
Misal:
\(\text{Q}_1\) = debit air yang mengalir pada pipa dengan luas penampang 5 m²
\(\text{Q}_2\) = debit air yang mengalir pada pipa dengan luas penampang 3 m²
\(\text{Q}_3\) = debit air yang mengalir pada pipa dengan luas penampang 2 m²
\(\text{Q}_1 = \text{Q}_2 + \text{Q}_3\)
\(\text{A}_1 \cdot v_1 = \text{A}_2 \cdot v_2 + \text{A}_3 \cdot v_3\)
\(5 \cdot 6 = 3 \cdot 8 + 2 \cdot v_3\)
\(30 = 24 + 2\cdot v_3\)
\(v_3 = \dfrac{6}{2} = 3 \text{ m/s}\)