Fluida: panduan belajar

Gagasan utama

Mekanika fluida membahas cairan dan gas yang diam maupun bergerak. Tekanan bertambah dengan kedalaman, benda mengapung dengan memindahkan fluida, dan fluida yang mengalir menukar tekanan dengan kelajuan.

• Tekanan pada kedalaman h adalah p = p₀ + ρgh. Tekanan bekerja sama ke segala arah dan bergantung pada kedalaman, bukan bentuk wadah.
• Gaya apung sama dengan berat fluida yang dipindahkan: F_b = ρVg. Benda mengapung bila massa jenis rata-ratanya lebih kecil daripada fluida.
• Pada fluida tak termampatkan debitnya tetap, sehingga A₁v₁ = A₂v₂ dan fluida makin cepat di bagian yang sempit.
• Persamaan Bernoulli menyatakan bahwa tempat yang kelajuannya lebih besar bertekanan lebih kecil sepanjang garis arus (aliran halus tanpa gesekan).

Persamaan penting

• p = p₀ + ρgh
• F_b = ρVg
• A₁v₁ = A₂v₂
• p + ½ρv² + ρgh = constant
• F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂
• Re = ρvD ÷ μ

Contoh soal

Air mengalir 1,0 m/s dalam pipa berdiameter 4,0 cm yang menyempit menjadi 2,0 cm. Perbandingan luas (4 ÷ 2)² = 4, sehingga v₂ = 4 × 1,0 = 4,0 m/s. Pada pipa mendatar, penurunan tekanan ½ρ(v₂² − v₁²) = ½ × 1000 × (16 − 1) = 7500 Pa.

Kesalahan umum

• Memakai perbandingan diameter, bukan perbandingan luas, dalam persamaan kontinuitas.
• Mencampur tekanan ukur (di atas atmosfer) dengan tekanan mutlak.
• Mengira gaya apung bergantung pada berat benda itu sendiri. Gaya apung bergantung pada volume fluida yang dipindahkan.

Latihan

Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Fluida